基于SMES的电力推进系统鲁棒控制技术

近年来,随着绿色环保政策的推进和新能源动力系统的发展,电力推进船舶的种类和数量不断增加。电力推进船舶具有较好的调速和控制能力。船舶电力推进系统的抗干扰能力和稳定性,关系到电力推进系统的动力输出特性,是电力推进船舶的开发过程中需要重点考虑的方面。本文首先介绍了非线性系统的稳定性控制原理,结合超导储能系统SMES技术,设计一种基于SMES的船舶电力推进系统鲁棒控制器,并进行了该鲁棒控制器的电力系统输出响应仿真,仿真结果表明,该鲁棒控制器能够有效提高电力推进系统的抗干扰能力。     

超导磁储能系统对舰船电力系统供电品质的改善研究

超导磁储能系统(SMES)不仅可以快速调节电力系统的功率平衡,达到改善电力系统的动态稳定性,还可以作为重要设备的紧急备用电源.本文论述了SMES的工作原理,指出了运用在未来舰船电力系统中的作用,仿真分析了SMES对提高舰船电力系统供电品质的改善作用,最后对仿真结果进行了讨论.     

基于切换系统的船舶电力推进储能系统建模与控制

为减小推进负载扰动对船舶电力系统的影响,提出一种由超级电容构成的储能系统吸收推进负载扰动的新方法.在建立储能系统等效电路的基础上,通过引入切换系统理论,构建储能系统双向DC-DC变换器的切换系统模型,构造Lyapunov函数,进而得到系统切换律.以动态定位船为例的仿真研究表明,超级电容储能系统能够吸收低负载时的船舶电网能量,并在高负载时释放,有效降低能耗,提高推进系统性能.     

混合储能系统在船舶电力系统中的应用

在船舶电力系统中引入储能技术可以解决由于负载频繁变化带来的问题。文章主要针对由电池和超级电容组成的混合储能系统进行研究,提出了一种应用于推进系统和脉冲功率负载的新型电池/超级电容混合储能系统,利用双有源桥的拓扑,通过移相控制能量双向流动,实现电池和超级电容的充、放电。新型混合储能系统可以提高船舶电力系统稳定性和可靠性、提高燃油利用率、减少有害气体排放,是船舶电力系统发展的新方向。     

船舶电力系统自动化及电机保护设计

船舶运输在全球运输中扮演着重要角色,而船舶电力系统的安全及稳定性是船舶运输安全的重要保证。在这种背景下,本文简要介绍了船舶电力系统自动化的现状,对船舶自动化电力系统进行设计,包括工控机模块、显示模块、PLC监控执行模块,重点介绍并实现了船舶电力系统中自动并车功能,最后提出了几点电机保护设计。本文提出的船舶电力自动化系统能够有效提高船舶运营效率,提升船舶电力系统工作的稳定性。     

含锂电池储能的船舶电力系统模型预测控制研究

由于船舶运行的特殊性和负载波动的复杂性,严重影响船舶电力系统的稳定性,因此引入了能量存储技术,降低电网的波动。根据发电机和锂电池的状态空间模型,建立了含锂电池储能的船舶电力系统,并提出了一种基于模型预测控制的船舶电力系统。在含有负载波动的情况下,使发电机和锂电池的输出能够稳定跟随负载的变化,从而满足负载的需求。并将整个系统在Matlab/Simulink中进行实例仿真,仿真结果表明,在模型预测控制下的船舶电力系统能够很好地满足负载波动需求,明显改善船舶电力系统的稳态性能,增强船舶电网的稳定性。     

混合储能技术在船舶电网中的应用

在船舶电力系统中,船舶大功率负载的变化除了会引起船舶电网剧烈的波动,增加船舶原动机的机械应力和热应力,还会增加船舶燃料的消耗。为保证船舶电网的安全稳定,本文采用混合储能单元技术。本文分析船舶电力系统的调速系统和励磁系统,锂电池与超级大电容的充放电电路。根据锂电池和超级大电容的特性,采用粒子群算法优化混合储能单元容量。利用Matlab/Simulink仿真了含混合储能单元的船舶电力系统。仿真结果表明混合储能单元能够明显的抑制船舶电网波动,增强系统的稳定性。     

军舰驱动用超导直线同步电机磁阻力特性计算

军舰驱动用直线同步电机的牵引力特性对其性能提升有着显著的影响。为此，基于虚位移原理，提出了一种新型超导直线同步电机的磁阻力特性的解析计算方法——分段磁密双边傅里叶分解方法。首先，对该系统的牵引结构和虚位移原理做了简单介绍；接着通过系统储能的变化，利用虚位移原理推导了该模型的磁阻力解析表达式；最后利用有限元仿真验证了该原理计算的准确性，分析结果表明利用虚位移法可合理准确的分析超导直线同步电机的磁阻力特性。本文提出的新型傅里叶解析方法对军舰驱动用直线同步电机的初始电磁结构设计提供了快速准确的研究方法。     

复杂网络理论在船舶电力系统结构脆弱性分析中的应用

文章将复杂网络理论分析方法应用于船舶电力系统结构脆弱性的分析。首先将船舶电网抽象为复杂网络模型,并对该网络模型的结构特征进行计算和分析;然后通过分析节点攻击后的电力系统性能对船舶电网结构脆弱性进行分析。结果表明:船舶电网的脆弱性与网络拓扑结构密切相关,利用复杂网络理论可以有效确定电力网络的关键节点。     

船舶电站PID参数控制器的研究与设计

对船舶电站的控制是船舶电力控制的核心内容,同时对船舶柴油机的控制能够保证船舶电力系统的稳定性。本文通过分析PID参数控制器的原理,并将其应用于船舶电站柴油机调速系统中,最后通过实验仿真来说明,通过PID控制能够有效的保证系统的稳定性和鲁棒性。     

基于混合储能的船舶电力推进系统模糊PI控制策略

针对船舶实际航行过程中因复杂海况造成的电力推进系统中直流母线电压波动问题,构建一种基于混合储能的船舶电力系统模型,该模型由超级电容器和蓄电池组成。根据系统功率频谱确定低通滤波时间常数,并通过模糊PI控制策略实现对功率型和能量型2种储能元件充放电全过程的精确管理,延长使用寿命,有效应对在各种复杂海况下的直流母线电压波动问题。在VS2010上进行编程仿真分析,通过将仿真结果与实际船舶电力推进系统模型运行数据相对比,验证所提出的能量管理方案和控制策略的有效性。     

采用模糊综合评价系统的船舶电力保障装置设计

船舶电力系统负责为整艘船舶提供航行动力,以及通信、控制等其他航行保障设备、机械控制设备、助航设备等提供基本运行的电力,是舰船结构中最为重要的部分。通常情况下,船舶电力系统由发电机、船舶内电网、各种强弱电设备等组成,每一个部分发生故障,都将直接影响到整个船舶电力系统的正常运作,因此,在电力系统发生故障时,及时对故障进行分析,并采取必要的措施,显得尤为重要。本文提出一种采用模糊综合评价系统的船舶电力保障装置,通过层次化的船舶电力系统故障分析模型和基于模糊分析的故障评价和决策系统,该装置能够快速定位船舶电力系统中存在的故障,并能够根据预先制定的反应规则,进行快速故障排除,保证船舶航行的安全。     

基于混合型逆变器控制的船舶电力系统谐波抑制研究

船舶电力系统结构简单容量小,所带的非线性负载复杂,电网中谐波含量较高,对电网和设备带来了危害。以降低谐波为目标,本文采用了一种混合型逆变器控制系统。通过独立地对大功率低开关频率逆变器与小功率高开关频率逆变器进行载波调制,实现了交流驱动与谐波抑制。分析了系统的数学模型,介绍了控制策略。在Matlab软件中搭建了混合型逆变器控制系统的仿真模型,并与传统型逆变器控制系统进行了对比。仿真结果表明:混合型逆变器能够有效减少特征谐波和高次谐波,在船舶电力系统中有良好的应用前景。     

船舶储能系统的硬件在环仿真验证方案

为了解决船舶储能系统的数学仿真置信度完全取决于数学模型的建模,仿真运行效率受限于计算机性能等问题,基于RT-LAB实时仿真平台,建立配置了船舶储能系统的船舶直流综合电力系统的实时仿真模型,根据所建船舶储能系统实时仿真模型,完成了船舶储能系统硬件在环仿真方案测试,可为后续的船舶综合电力系统测试提供可靠提供有效平台。     

基于VC++和MATLAB的船舶电力系统动态仿真软件开发

为分析船舶电力系统的性能和特点,常常借助仿真平台进行研究。结合VC++和MATLAB各自的优点,提出一种基于两者混合编程的方式并应用于开发船舶电力系统变参数仿真平台,用以动态分析船舶电力系统的各项性能。采用VC++编程实现船舶电力系统可视化绘制、参数设置以及拓扑分析,利用MATLAB强大的计算优势实现复杂的电力系统运算,最后VC++调用MATLAB引擎打开MATLAB实现仿真。该软件平台可实现在不间断原参数仿真运行的前提下,自由地改变系统的结构以及参数设置以实现延续仿真,并实时显示该系统变化时相应的仿真曲线,实现对船舶电力系统性能参数的在线分析。     

不平衡负载下船舶电力系统故障诊断研究

电力系统的故障诊断可以保证船舶的正常工作,针对当前单一模型无法全面、准确对船舶电力系统故障进行诊断的难题,提出一种基于组合模型的船舶电力系统故障诊断模型。首先提取不平衡负载下船舶电力系统的信号,并提取状态特征,然后采用隐马尔科夫法对船舶电力系统故障进行初步诊断,采用支持向量机对船舶电力系统故障进行进一步诊断,以提高船舶电力系统故障诊断的准确性。最后进行船舶电力系统故障诊断的测试,测试结果表明,组合模型可以从多个角度对船舶电力系统的工作状态进行分析,船舶电力系统故障诊断率高,不仅有降低了船舶电力系统故障的错误诊断率,而且改善了船舶电力系统故障效率。     

基于分层回溯算法的MVDC船舶电网重构拓扑搜索方法

针对深度优先和广度优先拓扑搜索算法存在无效搜索过多,效率低下,难以满足船舶电力系统拓扑搜索实时性要求的这一缺点,通过分析MVDC船舶电网的特点,应用改进分层回溯算法对船舶电网的邻接矩阵进行搜索,自动识别环形船舶电网拓扑结构,建立环形MVDC船舶电网模型,并通过仿真验证所提出的方法能够有效提升MVDC船舶电网拓扑搜索速度。     

新型电源结构下船舶综合电力系统区域配电网技术

随着船舶行业技术逐渐向高端化发展的趋势,综合电力系统技术作为未来清洁高效环保的发展方向日益被重视。船舶电力系统的电源、配网、用能3部分相互影响,用能日益提高,电源部分的高密度、大容量要求严格,多相设计是满足目前电源大容量需求的主要途径。分析当前常用的配网结构,直流区域配电网技术具有结构适宜、安全性高的特点。结合区域配电的思想,本文提出配电网区域邻接矩阵负荷管理办法,对电网多级负荷的运行状态、负荷计算、能量管理及其网络重构进行分析,对飞轮储能系统进行分析,相比传统的邻矩阵算法,分区管理思路能够减少计算量,辅助能量管理系统提高船舶的管理效率。     

新型电源结构下船舶综合电力系统区域配电网技术

随着船舶行业技术逐渐向高端化发展的趋势,综合电力系统技术作为未来清洁高效环保的发展方向日益被重视.船舶电力系统的电源、配网、用能3部分相互影响,用能日益提高,电源部分的高密度、大容量要求严格,多相设计是满足目前电源大容量需求的主要途径.分析当前常用的配网结构,直流区域配电网技术具有结构适宜、安全性高的特点.结合区域配电的思想,本文提出配电网区域邻接矩阵负荷管理办法,对电网多级负荷的运行状态、负荷计算、能量管理及其网络重构进行分析,对飞轮储能系统进行分析,相比传统的邻矩阵算法,分区管理思路能够减少计算量,辅助能量管理系统提高船舶的管理效率.     

能量管理策略在混合动力船舶上的应用

混合动力船舶电力推进系统是指引入蓄电池和超级电容联合为船舶电力系统供电的船舶电力系统,燃料电池、蓄电池和超级电容的引入能够有效降低船舶电力系统的能源消耗,提高船舶电力系统的供电能力。本文结合蓄电池和超级电容的工作原理,建立了混合动力船舶电力推进系统数字仿真系统,研究船舶电力系统复杂工况下运行的可靠性。通过比较有限状态机控制策略(SMCS)和等效燃料消耗最小控制策略(ECMS),对混合动力船舶电力推进系统进行控制,结果表明:ECMS控制策略耗能最少,总效率最高,有效提高了船舶运行的经济性。