电动船舶电力系统的谐波抑制

针对电动船舶中电力系统的谐波抑制问题进行研究。首先分析电动船舶电力系统中谐波产生的主要原因及谐波特点;其次,针对船舶推动电力系统中的整流器对谐波产生的影响,采用了三相电压型PWM整流器对其进行改进,抑制电力系统中谐波的产生;由于高次谐波成分并没被滤除干净,因而在供电网侧与PWM整流器之间增加了L型滤波器对剩余谐波进行滤除。最后,利用Simulink仿真器对本文算法进行仿真验证,结果证实算法对谐波滤除的有效性。     

船舶电网电能质量的数字测量系统研究

分析了船舶电网的特点和船舶电网电能质量参数,阐述了对船舶电网电压畸变进行测量的重要性,提出了将传统的船舶电网电压畸变的模拟式测量法改进为数字式测量法。同时设计了一种适合船舶应用的数字型电压谐波测量系统。该系统用于船舶电力推进物理仿真实验系统电压谐波畸变的测量后,其试验结果证明了该测量系统适用于船舶电网电能质量的参数测量。     

电压型PWM整流器桥臂侧功率平衡控制策略研究

本文分析了不平衡电网电压条件下三相电压型PWM整流器的控制策略,研究了基于功率平衡的控制策略,以消除直流电压二次谐波。船舶电网不平衡时,线路阻抗的功率不平衡,当电网不平衡功率完全被线路阻抗吸收时,整流器桥侧的功率则恒定平衡,这给消除直流电压二次谐波带来便利。本文最后进行了仿真及原理样机验证,试验结果与理论分析一致。     

电压型PWM整流器桥臂侧功率平衡的控制策略

分析了不平衡电网电压条件下三相电压型PWM整流器的控制策略,研究了基于功率平衡的控制策略,以消除直流电压二次谐波。船舶电网不平衡时,线路阻抗的功率不平衡,当电网不平衡功率完全被线路阻抗吸收时,整流器桥侧的功率则恒定平衡,这给消除直流电压二次谐波带来便利。最后进行了仿真及原理样机验证,试验结果与理论分析一致。     

大型船舶电力系统的静态电压稳定分析

本文主要对船舶电力系统的静态电压稳定性进行分析,提出了两个能分别衡量有功越限及无功越限导致的静态电压失稳的指标。文中利用ETAP软件详细建立了典型的船舶中压系统模型,在潮流分析的基础上分别计算了各种不同船舶工况下有功静态电压稳定指标及无功静态电压稳定指标,对船舶电网的静态电压稳定性进行分析。仿真分析结果表明船舶电力系统无功不足引起电压失稳可能性较有功大。总体说来,船舶电网的静态电压相对比较稳定,设计中应主要注意大容量冲击负荷导致的船舶电网的电压暂态稳定。     

脉冲负载对独立电力系统运行特性影响

脉冲负载工作模式复杂,对于容量和惯性有限的船舶电网等独立电力系统的冲击和影响较大。为研究脉冲负载下独立电网运行特性以及脉冲负载不同参数对独立电网运行特性影响,通过在Matlab/Simulink平台建立柴油发电机组-整流器-脉冲负载模型,在仿真的基础上研究分析脉冲负载峰值功率、占空比、周期以及前端滤波电容参数对电力系统动态特性的影响规律。本文算例结果表明,脉冲负载工作时会对独立电网引起电力系统各参数的周期性波动,且波动程度与脉冲负载的工作模式有关：当峰值功率增大时,柴油发电机组的调压效果受到影响而频率近乎不变;当占空比D=0.5时,电力系统电压波动最大;周期增大时对励磁调压系统的影响变大且频率受脉冲负载的影响变大;同时合理增大滤波电容可以平抑脉冲负载引起的功率冲击。     

有源前端变频器中PWM整流器的仿真研究

为了减小船舶电力系统中的谐波干扰和实现船舶制动时能量回馈,有源前端(Active Front End,AFE)变频器逐渐在电力推进船舶中得到应用。针对AFE变频器的关键部件PWM(Pulse Width Modulation)整流器进行了研究,在建立三相电压型PWM整流器数学模型的基础上,采用前馈解耦控制策略,实现了有功功率和无功功率的解耦控制。通过PSCAD/EMTDC(Power System Computer Aided Design/Electromagnetic Transient in DC Sys-tem)软件环境下的仿真研究,对单位功率因数整流和有源逆变进行了比较,表明PWM整流器可以实现能量双向流动,控制系统具有较好的动态性能。     

两种船舶电网电压降计算方法的VB程序实现

电缆电压降的计算是船舶电网校核的一项重要内容。论文在船舶电网电压降计算公式的基础上,为电压降计算提供了两种方法;并利用VB技术,实现了计算方法的程序化,为设计者提供了方便的输入界面和简洁的计算流程,为进一步优化船舶电站的设计提供了基础。     

一种软开关斩波器低频段传导干扰建模仿真

本文基于实验测量的器件参数及系统寄生参数,建立了挂接在直流电网的一个软关断斩波器的Simulink传导干扰分析模型,通过时域Simulink仿真得到系统的LISN输出电压波形及低频段(0~150 k Hz)传导干扰计算结果,与实测结果比较吻合。研究发现总传导干扰呈现为在开关频率整数倍处出现较大值的规律,总体趋势是传导干扰自30 k Hz起随频率增加而增加。而差模干扰随频率增大而减小,共模干扰随频率增大而增大。故可认为该系统的主要传导干扰是共模干扰。     

基于ETAP的并网光伏系统对船舶电网影响的研究

针对上海船舶研究设计院(SDARI)重点研发项目《太阳能光伏系统在汽车滚装船(PCTC)船型上的应用研究》,结合实船配电网拓扑结构和系统参数,应用ETAP(Electrical Transient Analysis Program)软件对太阳能光伏系统接入船舶电网进行建模仿真。通过计算不同并网容量时系统电压偏差和三个不同节点的短路电流,分析太阳能光伏系统的接入对船舶电网稳定性和可靠性影响的规律。     

电力推进船舶功率计算模块的设计

随着电力推进技术的广泛应用,不同特性的电力负载在起动运行时对电网稳定造成一定冲击,引起电网电压不平衡,从而给负载功率需求计算带来困难。本文针对上述问题,依据软件锁相环设计了负载功率计算模块,并构建简化的船舶电网仿真模型,模拟负载在电网电压三相不平衡情况下功率计算,来验证功率计算模块的性能。结果表明该模块能够快速、准确地计算负载所需实际功率,为电力推进船舶能量管理功率控制策略提供精确数据。     

突加负载对船舶电站励磁装置参数的要求

在分析船舶电站突加负载引起电网电压跌落问题的基础上,给出对船舶电站自动励磁调节装置有关参数的要求,并给出具体表达方式。     

船舶直流电网短路故障限流保护方法

船舶直流电网短路下会导致电路中断,通过限流控制方法进行电网短路故障分析,提出一种基于LLC串联谐振保护控制的船舶直流电网短路故障限流保护方法。构建船舶直流电网短路故障下的耦合参数模型,测试电路的电流、电压和功率因素的参数,建立电网短路故障下的谐振参数分布矩阵,由此构造电网短路故障限流保护输出调节封闭方程组,调节输出线圈的次级侧绕组的自感,进行电流谐振控制,构建LLC串联等效电路模型,进行电网的连通性判别,计算电流超限阈值,实现船舶直流电网短路故障限流保护系统的硬件设计。测试表明,采用该方法进行电网的限流保护,能有效排除电网短路故障。     

船舶电网暂态电压稳定性控制研究

传统的船舶电网暂态电压稳定性控制方法控制效果不明显、针对性差,不适用于大扰动电压稳态分析。基于传统方法提出一种新的船舶电网暂态电压稳定性控制方法,通过研究时变特征来确定船舶综合电网暂态电压失稳特征,确定船舶电网的稳定流形和不稳定流形,建立数学模型分析船舶电网暂态电压稳定性失稳边界时变特性,根据评价特征根和状态变量的相关因子来控制船舶电网暂态电压稳定性。结果表明,提出的方法能够很好地解决大扰动电压稳态分析问题,适合控制复杂的船舶电网暂态电压稳定性。     

船用燃气轮机发电机组控制策略仿真研究

对船用燃气轮机转速控制及发电机电压控制进行研究,采用Matlab/Simulink仿真软件,建立燃气轮机发电机组控制系统仿真模型,对其进行突增及突卸负荷仿真实验,结合船舶电网供电指标,研究发电机组一系列参数响应曲线。结果表明在电网负荷大幅度变化情况下,所定制的控制策略能使燃气轮机发电机组具有较好的调速及调压性能,满足船舶电网对供电品质的要求。     

云平台中的并行船舶综合电网调度系统研究

海上电网供电系统对船舶持续稳定的电压供给是保证其海上航行的关键。随着海上船舶数量及体积的增加,海上船舰电网调度系统所需处理的信息随之增大,并且已经越来越不能满足对舰船供电负荷计算实时性的要求。基于现代信息处理的云平台能够利用分布式计算架构,将各船舶的供电负荷计算分配到各节点进行并行计算,能够有效解决原调度系统计算中心的性能瓶颈。本文在此基础上,提出一种云平台中的并行船舶电网调度算法,并给出了算法的实现方法。     

船舶电动机起动与电网电压跌落问题的探讨

讨论了鼠笼式三相异步电动机起动对船舶电网压降的影响，分析了在电动机起动时电网瞬时压降的工程计算方法，结合具体事例阐述了在满足电网对电压降的限值的前提下确定电动机的起动方式的原则。     

船舶可控硅轴带发电机系统中同步补偿器容量的确定方法

一、船舶可控硅轴带发电机控制系统轴带发电机的电压和频率在船舶航行期间随主机转速的变化而变动。另外,船舶电网负载的增加和减少也会引起电网电压、频率的变化。为了向船舶电网供给恒频、恒压的电能,可运用可控硅直流调速系统“再生技术”的原理,并通过可控硅变流器及其控制环节加以实现。目前,比较典型的可控硅轴带发电机控制系统方框图如图1所示。     

基于遗传算法船舶新能源并网逆变器LCL滤波器设计

在节能减排的趋势下,人们开始探求开发新能源作为辅助动力并入船舶电网。船舶电网是一个有限电源系统,电网谐波含量较高。新能源并网接口是逆变器,采用的脉冲宽度调制(PWM)技术使并网逆变器产生高频谐波电流注入船舶电网,容易造成船舶电网不稳定。需在逆变器后端加上能够滤除高频谐波的LCL型滤波器,而陆地上传统的并网逆变器LCL滤波器参数设计的试凑法很难满足船舶新能源逆变并网要求。鉴于此采用遗传算法对船舶电网侧LCL滤波器各参数优化设计的方法,综合考虑船舶电网LCL型滤波器的约束条件选择出最优解。仿真结果表明,采用遗传算法优化参数的滤波器对逆变器输出谐波进行有效抑制,为船舶新能源并网提供理论支撑。     

基于岸基能源的江汉运河船舶电力供给系统设计

针对目前岸基能源船舶设计方案在工程化实施过程中存在的集电杆易脱线、船舶启动时出现的大电流导致船舶电网电压波动等问题,以江汉运河运行的1 000 t级船舶为对象,设计新型轨道式供电装置和柔性受电连接系统,减小水位波动、水流波动及航线偏移对船舶航行的影响;采用超级电容、动力电池以及与岸电电网相结合的模式提供船舶能源,减小船舶启动时因负荷突变造成的电网电压波动,同时增强船舶的制动性能。