自阻型MMC整流器在船舶中压直流电力系统中的应用

针对半桥型模块化多电平换流器（MMC）不具备处理直流故障的能力,采用一种自阻型子模块结构的MMC作为整流器,并在船舶中压直流（MVDC）电力系统中应用。搭建基于MMC的船舶MVDC环形电力系统模型,采用双闭环解耦控制、载波移相调制、子模块电容电压平衡和环流抑制综合控制策略;在Matlab/Simulink环境中,对其进行仿真验证。仿真结果表明,该综合控制策略可行。自阻型MMC的整流器可为船舶MVDC电力系统提供良好的稳态性能、动态性能和直流故障处理能力,可为船舶MVDC电力系统的进一步研究奠定基础。     

大型船舶电力系统快速拓扑分析新方法

为应对现代船舶朝着大型化、自动化发展的同时对船舶电力系统网络拓扑监控能力提出的更高要求,本文提出一种大型船舶电力系统快速拓扑分析的新方法。首先,利用图论拓扑信息数据模式将船舶电网拓扑信息录入系统;其次,遍历初始网络拓扑形成母线,基于独岛搜索策略形成电气岛,完成静态分析并生成拓扑信息数据库;最后,利用节点标记法对受影响的母线进行连通性分析,并结合独岛搜索策略,实现船舶电力系统拓扑结构的动态更新。对某现代化大型集装箱船舶电力系统进行验证分析表明,本文方法结构简便易于实现、满足现代大型船舶电力系统拓扑分析的实时性与有效性需求。     

大型船舶电力系统快速拓扑分析新方法

为应对现代船舶朝着大型化、自动化发展的同时对船舶电力系统网络拓扑监控能力提出的更高要求,本文提出一种大型船舶电力系统快速拓扑分析的新方法。首先,利用图论拓扑信息数据模式将船舶电网拓扑信息录入系统;其次,遍历初始网络拓扑形成母线,基于独岛搜索策略形成电气岛,完成静态分析并生成拓扑信息数据库;最后,利用节点标记法对受影响的母线进行连通性分析,并结合独岛搜索策略,实现船舶电力系统拓扑结构的动态更新。对某现代化大型集装箱船舶电力系统进行验证分析表明,本文方法结构简便易于实现、满足现代大型船舶电力系统拓扑分析的实时性与有效性需求。     

舰船环形区域配电结构及可靠性分析

舰船电网形式的选择直接关系到电力系统供电的可靠性,其重要性不亚于电站。在对舰船电网形式进行分析研究的基础上,利用基于可靠性框图的网络分析法,对几种典型的船舶电网进行了可靠性计算。通过分析对比四种船舶电网,得到环形区域双向供电方式的可靠性水平高于辐射网结构和电源环形网结构,是船舶电网结构发展的方向。     

舰船环形区域配电结构及可靠性分析

舰船电网形式的选择直接关系到电力系统供电的可靠性,其重要性不亚于电站。本文首先对舰船电网形式进行了分析研究,然后利用基于可靠性框图的网络分析法,对几种典型的船舶电网进行了可靠性计算,通过对四种船舶电网的对比分析,得到环形区域配电的可靠性水平高于辐射网结构和电源环形网结构,是舰船电网结构发展的方向。     

多电站环形电网的保护

保护的选择性是船舶电网保护设计的一个重要因素。通过对船舶多电站环形电网的保护方式进行分析，提出了差动保护方式，并对差动保护的基本原理进行了简要分析，阐述了陆用差动保护技术的应用情况。通过结合船舶电力系统的特殊性，提出了相应的纵差和横差的保护方法，对环形电网采用差动保护和方向过流保护进行了简要分析，为船舶多电站环网保护设计提出了相应的思路。     

基于MMC的船舶中压直流电力系统控制策略的研究

针对全桥模块化多电平换流器在船舶中压直流(Medium voltage DC, MVDC)电力系统中缺乏系统级的建模与控制问题,本文搭建了基于MMC 的船舶MVDC 电力系统模型,说明了该系统的框架结构与运行原理,提出了电压与无功外环,电流内环的双闭环控制策略,进一步验证了该系统发生直流侧短路故障时的故障限流能力,最后采用直流电压下垂控制并网方案,实现了双机有效的并联运行。通过Matlab/Simulink 的仿真分析,表明该系统具有良好的稳态特性和动态性能。     

舰船中压直流综合电力推进系统设计及稳态分析研究

论文针对目前备受关注的舰船中压直流综合电力推进系统(简称舰船MVDC系统)进行设计及稳态分析研究。舰船MVDC系统设计分为两步:其一,结合需要系数法及发电机容量、台数确定原则,进行系统电源设计;其二,通过研究IEEE 1709标准以及船舶电力系统相关设计标准,提出舰船MVDC系统基本设计原则,并结合系统电源设计结果,完成系统结构设计。在系统设计的基础上,建立系统潮流计算数学模型;并基于直流牛顿拉夫逊法进行改进,提出舰船MVDC系统的交直流混合潮流计算方法,进行系统稳态分析研究。研究结果表明,论文所提出的系统设计方法及交直流混合潮流计算方法,适用于舰船MVDC系统。     

船舶电力系统中基于BFS的开关动作排序控制方法

为了解决现有船舶电网保护方法难以达到复杂网络对保护选择性要求的弱势,提出基于广度优先搜索法(Breadth First Search)的开关动作排序法。该方法通过控制开关的延时长短,让上下级开关的时间设定值相互配合,达到保护选择性要求。最后用3个实例对比原有方法证明了新方法的优势和有效性。     

船舶中压直流电力系统中模块化多电平逆变器的谐波性能仿真研究

[目的]对船舶中压直流(MVDC)电力系统而言,模块化多电平逆变器(MMC)的应用是目前研究的热点。MMC的输出电压波形是否为正弦波将直接决定MVDC电网和负载的工作性能,因此改善MMC的谐波性能显得尤为重要。[方法]首先,以船舶MVDC电力系统为背景,研究MMC的谐波特性与电压等级、桥臂子模块(SM)数量之间的关系;然后,针对控制器采样周期、载波频率、调制比和桥臂电感值等参数对MMC逆变器谐波性能的影响,开展仿真对比分析。[结果]研究结果表明:较高电压等级的MMC应配置较多的子模块;当明确MMC子模块的数量后,调制比和采样周期是MMC谐波特性的主要影响因素。[结论]所得结论可为中压型MMC逆变器的参数设计提供决策依据。     

船舶电网结构的设计模式

鉴于现代电力推进技术的广泛应用,促使船舶电网的功率越来越大;国际海事组织通过的船舶防污染国际公约与许多限制废气排放的国家规范发布等原因,迫使航运业日益重视节能减排与降本增效。在此背景的综合影响下,船舶电网结构的创新,已成为必然趋势。可编程序控制器与现场总线控制系统的结合、高压电器技术与电力电子技术的发展,都为船舶电网结构的技术进步提供了支撑。现今,在船舶传统电网结构实现智能化的基础上,出现了船舶公用电网、高压环形电网、变频电网等结构模式。各种电网结构既有共同要求,也有各自需要注意的方面。     

基于有序GBDL树集船舶电网潮流算法的执行时间分析

提出了一种基于有序GBDL树集的改进船舶电网潮流算法。分析该算法执行时间。证明基于有序GBDL树的船舶电网潮流计算,其算法求解总时间等同于采用同样潮流算法的广度优先编号、树的前序、后序编号,优于深度优先编号、树的中序编号。而基于有序GBDL树集的船舶电网潮流计算,其算法求解总时间优于上述其他所有编号方法。     

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。     

网络拓扑结构分析在船舶配电网络中的应用

船舶配电网络主要由电站、电网和监控系统组成,而电网结构的好坏会直接影响到电能传输的效率,因此通过优化网络拓扑结构,可以实现高效的电能传输。本文主要研究了船舶配电网络的组成原理,并结合分布式配电网络的主要特点,对其拓扑结构进行建模,分析网络中的功耗和负荷分布。通过合理设置监控节点,可以有效对船舶配电网络中的损耗进行控制。通过对数学模型进行仿真,得到了优化后的网络拓扑结构能耗变化曲线和稳定性曲线。     

基于智能重构算法的舰船电力系统研究

现代船舶电力系统结构复杂,电网组网规模庞大,如何保障电网及电力系统运行稳定是船舶安全运行的首要解决条件。配电网络管理系统是监测、管理电网负载运行的有效手段,对于电网故障,需要通过重构网络及算法分析定位故障点及原因,基于电网重构故障定位的准确性与时效性直接关系到电网运行稳定,随着组网规模扩大,传统重构算法已不能满足要求。本文重点研究了基于高斯动态算法智能电网故障重构方法,有效提高了故障搜索的准确性。     

结合功率管理推力分配策略研究

由于动力定位对船舶的推进能力要求比较高,所以采用动态性能更好的电力推进方式已经成为了动力定位船舶的优先选择。对于电力推进船舶来说,推进器是其最大的负载,以起重船为研究对象,除了推进器以外,船上还有起重机和绞锚车等大功率负载。当船上其他大功率负载突然启动或者工作在风浪较大的环境时,会造成整个船舶电网功率波动较大,影响整个船舶电网的稳定性。文章提出自适应组合推力偏置结合功率管理分配方法,当船舶电网功率波动较大时,释放偏置的推力,降低整个船舶电网的功率波动,有助于增强电网的稳定性。     

一种船舶电力滤波器的仿真研究

在小型船舶电力推进系统中,变频驱动产生了严重的谐波污染,导致电力系统的容量大大增加,恶化电网电能质量,甚至影响了船舶安全运行.针对电力推进船舶电网存在的谐波污染问题,设计了电力滤波器的拓扑结构,制定其控制策略,分析该滤波器的工作原理,并进行计算机仿真,验证了该滤波器的有效性.     

船舶电力信息网络脆弱性分析

船舶电力信息网络的脆弱性分析对确保船舶电网安全、稳定、高效的运行有着重要意义。本文以复杂网络理论为基础,对船舶电力信息网络的脆弱性进行了研究。首先对某一具体的船舶电力信息网络拓扑结构进行抽象,然后在此基础上运用复杂网络理论计算船舶电力信息网络节点脆弱性和链路脆弱性,由此找出整个网络中最脆弱的部分。分析结果表明,该研究可为船舶电力信息网络的优化设计提供依据,并且在在拓扑结构方面着手对信息网络进行了优化提高。     

一种适用于新能源船舶的多功能并网逆变器

船舶电网电能质量不仅会影响设备的使用效率和可靠性,还会降低船舶运行的经济性和安全裕度,甚至威胁到船舶的安全性。随着船舶新能源技术的不断发展,各种新能源在船舶平台上的使用也给船舶电网电能质量带来一些新问题。文章分析了船舶电网电能质量的三个重要影响因素。基于改进型i_p-i_q法的谐波无功检测的思想,提出一种多功能并网逆变器控制策略——既能够充分利用逆变器的剩余容量,在完成并网的同时,还能够提供无功补偿、谐波抑制等多目标控制的一体化装置,对船舶电网电能质量进行分散式补偿和控制,不仅有效提高逆变器的利用效益,还节省宝贵的船舶空间,降低投资成本。该控制策略省去了低通滤波器,提高检测速度和精度,能在无中性线的船舶三相三线制系统中无需改变传统逆变器拓扑结构便能实现不平衡电流的补偿,最后通过仿真验证了该方法的正确性和有效性。     

船舶电力系统暂态稳定性的混合分析法

针对大型船舶电力系统的特点及其日益突出的暂态稳定性问题,开展了适用于船舶电力系统的方法研究。结合船舶电网拓扑结构自身特点,建立了适用于大扰动下暂态稳定分析的船舶柴油发电机组的动态等值模型、推进电机及其螺旋桨四象限工作特性等值模型。以船舶电网轴线为界,将系统等效成两机模型进行时域仿真分析,在此基础上建立系统能量函数,提出了一种适用于船舶电力系统的暂态稳定性混合分析法。该方法即可定量描述系统暂态稳定性及其稳定裕度,又可直观地在线监测系统各状态变量的动态过程。最后通过仿真算例验证了新方法的正确性和有效性。