基于直翼全向推进的纯电力船舶设计应用

针对直翼全向推进的纯电力系统在船舶上的设计和实际应用问题,文章以公务巡逻船作为对象,研究直翼全向推进器的优势、电力系统组成、电池舱室布置以及规范要求,并结合船舶实际工况、水域情况,计算船舶的电力负荷。研究表明,选用合理的磷酸铁锂动力电池系统、直翼推进系统,通过有效的安全保护措施、合理的系统设计及容量计算,可以满足船舶应用要求。

基于模糊置信理论的全电力船舶推进FMEA评估

由于全电力船舶推进系统结构组成复杂,且海洋环境恶劣,面临着系统故障频发、安全苛求等问题。针对传统风险优先数评估存在的缺陷,提出了一种基于模糊置信理论的故障模式影响模糊评估方法。利用信息熵与定性分析融合的综合权重确定专家意见的可信度权重,各风险因子相对权重通过语言变量和模糊等级来评价,并基于模糊置信结构给出各风险因子及相对权重的整体模糊置信等级评价,最终结合模糊置信决策矩阵,实现对各故障模式模糊置信评价的解进行模糊化处理。最后以推进子系统典型故障模式为例,验证了所提方法的有效性。

扩展P-ROQR环流抑制策略在船舶MMC-MVDC电力系统中的应用

为了解决船舶中压直流(MVDC)电力系统中应用的模块化多电平变换器(MMC)存在的环流问题,分析自阻型MMC的拓扑结构及环流产生机理,采用基于2阶广义积分器(SOGI)的滤波器过滤环流中的直流分量。对于环流中的交流分量,提出一种基于比例降阶准比例谐振控制器的新型环流抑制器对其进行抑制。在MATLAB/Simulink软件中搭建船舶自阻型MMC-MVDC电力系统模型。仿真结果表明:所提策略能有效抑制环流中的交流分量;自阻型MMC应用于逆变侧时具有直流故障闭锁能力。所提策略应用于船舶MMC-MVDC电力系统的环流抑制效果优异,同时具有减少桥臂电流畸变,稳定子模块电容电压的作用。

船舶综合电力系统绝缘电阻在线检测方法

当前采用中压直流供配电的船舶综合电力系统,在发电机端和负载端均存在接地电阻,对其电网绝缘电阻的在线检测产生较大影响。为此,提出一种改进注入法在线绝缘检测方案,通过外加电源和负载状态量获取的方式,排除系统接地电阻带来的影响。首先,在整流发电机接地电阻处,分别正向和反向并联直流电源,采用电源叠加法得到系统绝缘电阻解析表达式;然后,利用实时获取的变频器接地电阻柜的开关状态,折算直流母线实时的绝缘电阻值;最后,搭建了全系统仿真模型并进行了验证。研究结果表明:所提方案测量精度满足工程需求,为综合电力系统母线绝缘的在线检测提供了理论基础。

基于神经网络的船舶综合电力系统负荷组合预测研究

随着纯电动船舶的高速发展,其用电负荷在电力市场交易中的影响日渐突出,为此该文提出一种船舶综合电力系统负荷神经网络组合预测方法,旨在提高预测精度。首先,分析纯电动船舶综合电力系统在多种工况下的负荷特性。然后,研究基于典型神经网络的船舶综合电力系统负荷预测方法,揭示其在复杂工况下预测的局限性。针对以上问题,提出了基于BP和RBF神经网络相结合的船舶综合电力系统负荷组合预测方法。此组合预测方法集合了BP和RBF神经网络模型的优势,提高了预测模型的泛化能力和容错率。最后,以江苏某纯电动船舶为实际算例,针对复杂工况下的船舶综合电力系统负荷进行对比预测。结果表明,所提方法与单一预测算法相比,预测精度从96.63%提高至98.98%。

基于TCNN的船舶电力推进器机电耦合故障诊断模型

电机和齿轮箱是船舶电力推进器重要的功能部件,其故障将严重影响推进器甚至整船的安全性。由于机电耦合作用的影响,当电机和齿轮箱同时发生故障时,故障信号信噪比低,故障特征存在交叉,为了诊断两者的耦合故障,提出1DCNN和2D-DCNN双分支卷积神经网络模型(TCNN),通过不同尺度的卷积核深入提取电流数据的全局特征和细节特征。在数据预处理方面,改进了二维灰度图构建方法以增强信号时间序列连续性,并在2D-DCNN通道中引入膨胀因子在不增加计算量的情况下挖掘信号中的全局信息,使用学习率指数衰减策略确保模型在迭代循环中稳定逼近最优解。试验结果表明,TCNN模型与其他模型相比具有更好的诊断性能,诊断准确率可达99.8%。同时在不同工作环境下,模型的诊断准确率都不低于98.5%,具有良好的适应性和鲁棒性。研究成果可为解决船舶电力推进器机电耦合故障的诊断问题提供新的思路和方法。

船舶中压直流综合电力系统(一):系统结构和电力电子变换器

船舶中压直流综合电力系统具有高功率密度、高运行灵活性等优势,是我国实施海洋强国战略的重要基础。该论文的第一部分首先分析了船舶电力系统的发展趋势,从拓扑结构、电压等级、接线形式、接地方式等角度梳理了船舶中压直流综合电力系统的特殊系统结构;然后,根据现有文献详细阐述了发电侧整流器、推进变流器、DC-DC变换器等船舶中压直流综合电力系统关键电力电子变换器的研究现状,并进行了详细对比;最后,总结了船舶中压直流综合电力系统与陆上直流微电网的典型差异,并梳理了国内外相关技术标准。

船舶电力系统闭环运行保护技术综述

为了解船舶电网闭环运行保护技术当前的研究状况以及未来趋势,从船舶电力系统自身特点出发,分析传统的三段式电流保护在船舶电网闭环运行中应用的现状及改进需求,研究闭环保护技术原理,阐明其与传统保护技术之间的差异,并对闭环保护机制中的潮流计算、短路电流计算、故障分析判断、保护原理与整定计算等关键技术的研究现状进行调研梳理,指出其目前的研究现状、攻克难点及发展趋势。研究结果可为后续船舶电力系统闭环保护的研究与实现提供参考。

船舶电力电子变压器整流级新型直接功率自动控制

为了改善船舶电力电子变压器整流级的功率因数,提升船舶电力系统性能,确保其能够正常运行,提出一种船舶电力电子变压器整流级新型直接功率自动控制方法。构建船舶PET整流级等效电路及数学模型,在静止坐标系下,获取网侧电压、电流的正交虚拟分量,依据虚拟分量求取船舶PET整流级有功和无功分量。将直接功率控制思想与滑模变原理相结合,提出基于滑模变结构双闭环的新型直接功率控制方法,设计功率内环滑模控制器和电压外环滑模控制器,利用这2个控制器实现对船舶电力电子变压器整流级的自动控制。实验结果表明,该方法能够保证船舶电力系统保持稳定的运行状态,使船舶PET电压平稳输出。

船舶电力系统可靠性优化策略研究

本文主要研究船舶电力系统的可靠性优化策略。介绍可靠性概念和指标以及船舶电力系统可靠性评估方法。分析影响船舶电力系统可靠性的因素,包括设备可靠性、故障诊断与维修策略以及电力系统拓扑结构。提出船舶电力系统的可靠性优化策略,包括设备选型和配置优化、故障预测与预防措施、电力系统备份和冗余设计,以及电力系统自动化与智能化。通过本文,可以为船舶电力系统的可靠性提供有效的优化策略,提高船舶电力系统的可靠性和稳定性,确保船舶的正常运行。

船舶电力系统智能化故障诊断及处理研究

随着船舶的电力系统不断发展和智能化的趋势,故障诊断和处理成为船舶电力系统研究中一个关键的问题。本文从船舶电力系统故障分类和传统故障处理方式入手,讨论了船舶电力系统智能化故障诊断模型建立和算法,进一步提出了优化策略,为船舶电力系统故障诊断提供了新的解决思路,为船舶电力系统的安全和稳定提供有效支撑。

船舶电力系统智能监控与故障预警技术

船舶电力系统作为船舶的核心系统之一,其可靠性和安全性直接关系到船舶的运行效率和经济性。随着现代船舶向大型化、电气化、自动化方向发展,船舶电力系统日益复杂,对其进行有效的监控与故障预警变得尤为重要。传统的监控方法难以满足日益增长的需求,亟需引入先进的智能监控与故障预警技术。本文针对船舶电力系统的特点,探讨了多源异构数据融合、复杂工况自适应监控、知识驱动与数据驱动相结合的健康评估、面向决策优化的监控系统设计等方面的关键技术,并对基于多模态数据的故障预警方法、增量学习的在线预警技术等进行了研究和讨论。

适用于直流组网电力推进船舶的电缆敷设工艺

结合在某直流组网电力推进船舶的设计及建造过程中,开展电缆敷设工艺研究和应用,提出一种适用于电力推进船舶,特别是采用直流组网的电力推进船舶的电缆敷设工艺,旨在减少和消除电缆间产生的相互电磁干扰,提高电力推进配电系统及推进控制系统的安全性和稳定性,为同类型船舶的电缆敷设提供参考。

船舶电力系统电弧故障检测及危害评估

针对电力推进船舶电弧故障引起的船舶火灾事故逐年增加的现状,讨论引起船舶发生电弧故障的原因,分析交直流、串并联电路电弧故障的时域和频域特性。对比分析现有电弧模型和电弧故障检测技术,根据IEEE1584和NFPA 70E标准给出船舶电力系统电弧故障危害分析计算方法和电弧危害等级类别。在此基础上,结合实际案例对电弧故障的危害进行评估分析,并提出可靠的电弧保护措施。

船舶电力系统的设计与优化

本文旨在评估不同能效优化策略对船舶电力系统效率的影响,以提供环保、经济高效的解决方案,航运业中的能源效率和环保性日益受到关注,因此改进船舶电力系统的能效至关重要。为此,本实验设计船舶电力系统样机,并模拟了不同工况下的负载变化和能源分配策略。在实验过程中,本文选择和控制了合适的实验参数,采用有效的数据收集方法,通过分析数据,评估了初始能效状态,对不同能效优化策略的实验数据进行对比分析。在讨论部分,本文对不同能效优化策略的效果进行深入分析,讨论了实验结果与实际船舶电力系统应用的关联。同时,强调了该研究结果的重要性和影响,并探讨了如何在实际航运业中应用这些策略的可行性和挑战。

基于智能控制的船舶电力系统优化研究

本文深入探讨了船舶电力系统的特点、重要性及其存在的问题,并提出了基于智能控制的优化对策。分析船舶电力系统的独特性和智能控制在其中的应用价值,强调了优化的现实意义;随后指出了船舶电力系统在能效、稳定性和智能化水平方面存在的问题,并分别提出了针对性的优化策略和提升措施。在能效优化方面,提出了引入先进能效监测与评估系统、智能优化算法等策略;在稳定性提升方面,提出了自适应控制算法、故障预测与诊断系统等措施;在智能化水平提升方面,则强调了智能控制算法、决策支持系统以及现代信息技术的应用。通过这些优化对策的实施,旨在推动船舶电力系统的绿色转型,提升船舶的整体性能和竞争力。

基于Spark框架的船舶电力数据预处理技术

为了解决因船舶电力数据数量大、类型混杂等特点造成的系统状态预测不精准的问题,引入了数据预处理技术;归纳总结了数据预处理技术的主要过程,和每一过程的目的及处理方法;针对船舶电力数据的特点和预处理现状,提出了船舶电力数据预处理方案;为进一步提升预处理效率,采用了Spark框架作为数据预处理平台,介绍了Spark框架的运行流程,并与船舶电力数据预处理方案结合,给出了基于该框架的预处理实施流程;提高了船舶电力数据质量和可用性,为后续的研究工作奠定了基础。

船舶电力推进系统谐波抑制策略研究

针对谐波干扰,本文提出了基于模糊PID控制和模型预测控制的并联有源电力滤波器的谐波抑制方法。模型预测电流控制值函数中的优化目标从有源功率滤波器提供的补偿电流转换为逆变器输出电压。根据逆变器输出电压参考值对应的电压矢量相位,缩小逆变器输出电压矢量参与滚动优化的范围,实现对谐波电流的控制。最后通过对船舶综合电力系统的建模,并对巡航和升平台2种工况进行仿真,通过模糊PID与模型预测控制有源电力滤波器分析谐波抑制前后的电压波形和谐波含量,证明了所提方法在电源电压畸变情况下能够显著改善电力系统的电压质量,具有较好的谐波抑制效果。

船舶电力推进系统高机动特性分析

本文运用Matlab/Simulink建立了船舶电力推进系统的数学模型,并对船舶电力推进系统的高机动特性进行了数字仿真。在建模和仿真的过程中,本文采用了分层结构和模块化设计方法,并采用了基于转差频率调速控制策略,对异步电动机的起动过程、加载过程中的电动机转速、电磁转矩、三相电流以及dq轴电流进行了详细仿真分析。此外,在两种常见工况下,分别比较了采用转差频率调速控制策略和不采用该策略时电机的转速变化曲线,仿真结果证明了所建立的模型和仿真方法的准确性和有效性。

智能优化算法在船舶电力系统中的应用与展望

鉴于信息技术的迅猛演进,智能优化算法的研究焦点,现正集中于在船舶电力系统中实现更高性能和更稳定性的应用。船安全性和经济性的提升在很大程度上依赖于船舶电力系统的性能与可靠性,这一系统构成了船舶的核心部分。本文综合阐述了智能优化算法在船舶电力系统中的应用现状和研究发展,同时预见了其潜在的发展趋势与应用潜力。研究对象涵盖船舶电力系统之构建与管控,智能优化算法的核心原理及其类别,以及这些算法在船舶电力系统内的实践应用。并对智能优化算法在船电系统中的应用进行了分析阐述,涵盖遗传算法、模拟退火算法、粒子群算法、蚁群算法及强化学习等策略,评估了各类方法的效能、局限性和适用情境,并对后续研究趋势予以前瞻。