有源前端组网的直流船舶电网高能效运行控制

直流船舶电网为航运业绿色转型提供了有效可行的解决方案。考虑到实际船舶的运行工况,本文提出一种分层协调控制策略,主要用于有源前端组网的直流船舶电网中功率单元协调运行的设备层控制系统和功率层控制系统。其中,设备层控制系统负责实现发电机组转速的无静差跟随与不同容量柴油发电机组间的动态/稳态功率共享;功率层控制系统负责提升母线电压质量,提高系统能效。最后,利用仿真与半实物仿真系统对控制策略进行验证,结果表明该控制策略可有效提高系统运行能效,最高节省约10%的燃油。

基于复杂网络理论的船舶电网脆性源辨识方法

[目的]针对船舶电网关键元件辨识方法的考虑角度单一,未计及节点的局部和全局特征、对节点承载负荷的重要度考虑不足等问题,提出一种基于复杂网络理论的博弈组合赋权脆性源辨识方法。[方法]船舶电力系统发生中断和连锁崩溃的内在机理是其本身具有脆性。首先,从脆性角度出发,基于复杂网络理论建立节点度、特征向量中心性、节点凝聚度、接近中心性、脆性电气介数等5项指标;然后,提出博弈组合赋权法,以纳什均衡为协调目标,确定直觉模糊层次分析法(IFAHP)和熵权法(EWM)的最优组合权重,并综合赋值5项指标以得到综合脆性指标;最后,利用典型四电站环形船舶电网,验证该脆性源辨识方法的有效性和可行性。[结果]根据不同脆性指标的网络效能,得到了4个等级的脆性源。对比结果表明,所提方法可以更全面合理地辨识脆性源。[结论]研究成果可为船舶电网连锁故障的预防控制提供有效指导。

基于遗传优化粒子的船舶电网容量优化配置

当前,由于传统能源在受到能源危机的影响下,价格不断增高,传统船舶动力方式很难再满足新的排放规范,迫使船舶动力系统进行能源转型,为此论文建立了锂电池,超级电容,光伏和柴油发电机构成的独立运行的船舶电网系统,建立目标函数和约束条件,其中着重考虑经济性,可靠性以及环保性,从而合理配置船舶电网的容量。论文利用遗传算法的概念,在粒子群算法更新粒子之前,引入遗传算法中的交叉相互的过程,产生质量更好的子代个体。再将此算法应用到目标船型的不同工况下去进行容量优化,对比粒子群优化算法和遗传优化算法,得出最优的容量配置方案。

实现船舶电网稳定运行的变频负载控制系统设计

采用实现船舶电网稳定运行的变频负载控制方法可以有效解决船舶电网负载突加时引起的主机超负荷、电网频率低频振荡等方面问题,尤其适用于大型变频负载较多的电力推进船舶。基于船舶电网和变频负载的技术,设计实现船舶电网稳定运行的变频负载控制系统,阐述系统总体架构方案,给出目标负载功率计算方法和负载实时输出功率计算方法。系统的变频负载控制时效性强,可以避免电网产生较大的功率或频率波动和功率或频率越限,提高机组的使用寿命,实现电网的安全稳定运行,对于变频负载配置较多的船舶综合电力系统设计有一定的借鉴意义。

船舶电网数字化检验验收软件研究与实现

针对现阶段检验人员在实施检验验收时面临效率低下、数据不详实、维护困难等问题,以船舶电网数字化检验验收技术为研究对象,分析了数字化检验验收软件的实现要素、架构以及应具备功能等内容,提出了一套完整的、适用于船舶电网质量监督的数字化检验验收流程和解决方案,设计了相应的数字化检验验收软件,具有重要的现实意义和工程应用价值。

新型推进变压器在船舶电网谐波抑制中的应用

电力推进船舶电网不同于陆上电网,由于发电容量有限,供电系统相对独立,对非线性负荷的抗干扰能力差。针对传统滤波方法存在的问题,文中提出一种利用新型推进变压器结构实施谐波抑制的新型感应滤波技术,并对推进变压器绕组结构设计、滤波原理进行介绍。对基于新型推进变压器的6相交–直–交推进方式船舶电力系统进行了Simulink仿真,仿真结果验证了文中所提出方案的正确性和可行性。

变频器对船舶电网电流谐波影响及抑制方案

针对变频调速推进系统对船舶电网电流谐波的影响,通过改变变频器输出功率和输出频率,观察变频器交流侧电网电流谐波的变化规律,详细分析了变频器在交流电网侧产生的间谐波。结果表明,变频器输出功率、输出频率降低,交流电网侧电流谐波畸变率增大;间谐波主要分布于低频段,间谐波频率越低,谐波幅值越大。由此提出了基于无源滤波器、直流侧电容和高通滤波器综合滤波方案,并利用Matlab建立仿真模型进行分析,有效验证了方案的可行性。

改进的Hilbert-Huang变换在船舶电网谐波检测中的应用

本文首次将改进的Hilbert-Huang Transform(HHT)方法用于船舶电力系统谐波检测中。HHT方法在分析船舶电网谐波时存在模态混叠现象,不能有效得出各次谐波分量,本文采用基于Fourier变换的empirical mode decomposition(EMD)方法,根据Fourier谱进行频带滤波,然后再利用EMD分解得到准确的intrinsic mode function(IMF),最后进行Hilbert变换得到各次谐波分量的瞬时频率和瞬时幅值。有效解决了Fourier变换不具备时频局部特性以及HHT方法存在的模态混叠问题,实现了真正意义上的时频分析。在MATLAB/Simulink平台上建立船舶电网谐波源模型,仿真谐波电流信号,应用改进的HHT方法进行分析,并与小波包变换方法相比较,仿真结果表明改进的HHT对船舶电网谐波检测效果非常好。

基于二阶广义积分器新能源船舶电网锁相技术

基于新能源发电单元与柴油发电机组并联构成的新能源混合动力船舶,针对船舶电网具有三相不平衡、含低次谐波、直流偏压以及负载突变时电压与频率瞬态波动大等固有电能质量不佳问题、新能源接口逆变器锁相要求,依据二阶广义积分器(SOGI)具有的低通与带通特性,提出了一种适应于的新能源混合动力船舶交流电力系统锁相电路结构SOGI-FDE-FLL,包括基于SOGI的锁频电路(SOGI-FLL)与基于SOGI的前置级滤波器(SOGI-FDE)两部分,前者实现电压与频率快速而准确的跟踪,后者除高频滤波外,实现了直流偏压的消除及正序分量的提取。通过理论研究与仿真分析,获得了电路参数的优化设计方法。实验结果表明,所提出的基于SOGI锁相电路结构在电网电压幅值、频率跃变时,锁定的电压幅值、频率无振荡,且动态调节时间小于3个低频周期,验证了其在船舶电网电能质量极差条件下锁相速度快、锁相效果良好。

船舶电网小电流接地选线的工程应用研究

分析了注入双频法选线原理存在误判的不足,给出了船舶电网动态模拟试验验证。在找到导致误判原因的基础上,利用零序电流特征提出了改进的综合判据和应用于船舶电网的实际措施,可以满足大范围电阻值接地时选线的要求。

基于二次加窗插值FFT算法的船舶电网间谐波检测方法

为提高船舶电网间谐波的检测精度,通过对船舶电网间谐波产生机理及其特性的分析,提出了一种基于二次加窗插值FFT算法的间谐波检测方法.为验证所提出方法的可行性,通过Matlab进行了仿真验证.仿真结果表明,所提出的方法能够有效滤除谐波干扰,精确估计船舶电网中的间谐波参数.

船舶电网参数基于DSP的液晶显示的研究

根据点阵液晶显示模块SED1335在船舶电网参数检测中的应用,提出了一种控制液晶显示的实现方法。针对液晶显示控制系统中遇到的大量数据的实时高速传输问题,采用具有快速的计算能力和强大的信息处理能力的数字信号处理器。具体介绍了数字处理芯片TMS320F2812及液晶模块SED1335的功能特性和控制参数,并提出以TMS320F2812为控制核心的硬件电路,给出了C语言实现软件设计的具体方法。

基于数据融合的船舶电网参数测量研究

采用单传感器的传统船舶电气参数测量方法存在很多缺陷,会受到传感器的测量噪声和电网中的电磁干扰等影响,从而影响参数测量的精度和测量结果的稳定性。为此,应用状态估计技术和多传感器数据融合理论,提出了一种新的船舶电气参数测量方法。首先建立电压和电流的状态模型,将其连续的动态方程离散化,用于数字信号处理器(DSP)中。然后采用卡尔曼滤波和无反馈分布式融合来对离散化后的采样数据进行融合,从而得到全局数据融合的最优估计。最后,经过一个周期的采集数据估计值进行有效值计算,在液晶屏中显示出来。与单个传感器的检测方法相比,该检测方法具有更高的精度和更好的稳定性。仿真结果和实验测试结果都证明了本检测方法的有效性和优越性。

自适应算法在船舶电网保护中的应用

提出了适合于船舶电网的自适应保护方案.根据电网运行方式和故障状态的变化,实时修改继电保护参数,有效提高了供电系统的安全性能,可用于解决多工况下继电保护整定配合的问题.其算法主要包括离线计算和在线计算两部分:离线计算生成船舶电网所有工况下的保护整定值,并将其与对应工况存储在中央控制系统中;在线计算则实时采集系统数据,进行网络拓扑识别,从存储的离线计算结果中查询相应的保护定值.以典型船舶电网为对象,搭建过电流自适应保护仿真,结果证明所提保护方案有效、正确.

电力推进船舶电网多脉冲变压整流器仿真研究

船舶电网系统对电流质量有较高的要求,而多脉冲变压整流技术可有效降低输入电流中的谐波含量。在详细分析12,18,24三种多脉冲变压整流器工作原理的基础上,在Matlab/Simulink中分别搭建多脉冲变压整流电路的仿真模型,并对3种多脉冲变压整流电路的仿真波形进行对比分析。仿真波形说明,多脉冲变压整流技术可以有效地降低输入侧的电流谐波含量,很好地抑制特定次数的谐波,进而提高船舶电网的稳定性。

基于遗传算法的船舶电网故障诊断优化方法

由于船舶规模的日益提高,船舶中的电力系统和电网设备日益复杂,而稳定性却不断下降。当电网遇到故障时,仍然采用传统的方法进行故障检测和问题排除。这样电网就存在故障排除周期长,并且很难从根本上解决故障的问题。而新型的遗传算法可以在电网故障诊断中提高诊断效率和成功率,进而提高整个船舶电网的稳定性和健壮性。

基于感应滤波的电力推进船舶电网谐波抑制

为研究谐波抑制方法在电力推进船舶电网中的应用,提出了一种基于感应滤波方式,同时具有自耦补偿和谐波抑制作用的新型推进变压器结构。该变压器二次侧采用延边三角形接线,它将传统滤波和无功补偿装置移至绕组内部且公共绕组的等效短路漏电感为零设计,使船舶大功率变流设备在电能变换过程中产生的谐波源无法进入交流网侧,有效地抑制了谐波对船舶电网的污染。对比船舶电网传统滤波方法,对新型推进变压器的结构设计,滤波原理进行了介绍,并分别对基于新型和传统推进变压器的6相交直交推进方式船舶电力系统进行了SIMU-LINK仿真,仿真结果的电流波形和电流频谱验证了方案的正确性和可行性。

电力推进船舶电网提高电能质量方法研究

本文首先介绍了电力推进船舶的电网特点及其电能质量的现状,说明了电力推进船舶针对电网电能质量进行改善的必要性。然后分析了当前电力推进船舶电网电能质量改善的方案。最后提出了一种用于电力推进船舶电网进行无功补偿与谐波抑制的新方案―APFCC/APF/PF电路(混合有源功率因数校正和滤波电路),并通过仿真实验证明了采用该方法能够有效提高电力推进船舶电网的电能质量。

船舶电网电流差动保护的应用研究

大型船舶一般采用多发电机供电,在不同的运行工况下,运行的发电机数及容量都不相同,不利于保护的整定与运行。电流差动保护具有绝对的选择性,其性能不受系统运行方式的影响,因此在船舶电力系统的重要部位,有必要合理配置一定的电流差动保护。本文对船舶电网的实际工况进行分析,讨论了船舶电网的保护协调问题,提出电流差动保护的配置原则,为船舶电网的安全运行提供保障。

考虑动态稳定性的船舶电网重构技术研究

针对重构过程中可能遭遇的扰动现象,从影响重构稳定性的关键因素入手,通过总结分析船舶电网重构过程中的各类动态问题,总结其稳定性问题的共性特征,提出了评价重构方案动态稳定性的计算公式,并将其引入到重构方案的执行过程中,实现了考虑系统动态稳定性的重构技术研究。最后,通过编程实现和仿真对比的方式,证明了该方法的优越性。