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。

并网型交直交电源对船舶电力系统暂态稳定性影响的仿真分析

为解决故障扰动对集成并网型交直交电源的船舶电力系统暂态稳定性的不确定性影响问题,在电力系统计算机辅助设计(power system computer aided design,PSCAD)软件中构建集成并网型交直交电源的船舶交直流混联电力系统仿真模型,以电力系统电压、频率以及功角稳定理论为基础,探讨短路故障和突变负载扰动时的电力系统特征参数变化规律,分析短路故障和突变负载扰动时虚拟惯量对系统频率稳定性的支撑作用。结果表明:短路时的系统特征参数变化更剧烈,突变负载扰动时的电压波动为短路时的18.2%;突变负载扰动时虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略下功率仅需1.1 s稳定,恒功率控制策略下始终不稳定;当虚拟惯量为2 kg·m 2时VSG控制策略能够为系统提供-1.750~2.297 kW的惯量支撑功率。该研究结果可为并网型交直交电源在船舶电力系统中的应用提供理论指导。

“船舶电力推进”课程线上线下混合式教学研究

“船舶电力推进”课程是船舶电气工程专业的必修课程,为了提升教学质量,开展线上线下混合式教学改革,本文从教学内容拆分、线上线下教学实施进行深入研究,实践表明混合式教学有助于培养学生自主学习习惯,开阔视野,提高课程的教学质量。

船舶电力直驱推进装置状态监测和智能诊断

针对船舶电力直驱推进装置目前缺乏健康管理有效技术和方法的问题,本文以吊舱电力推进器和轮缘驱动推进器这2种典型电力直驱推进装置为对象,分析了推进装置的特点和主要零部件的失效模式。通过梳理电力推进装置各部件状态监测技术研究现状,归纳了各种智能故障诊断方法的研究进展和优缺点,并结合船舶电力直驱推进装置的特点,分析了目前该领域存在的问题并提出了具体的解决方案。研究表明:水润滑推力轴承、轮缘电机护套的故障模式和机理研究,传感技术的小型化、集成化、智能化,故障诊断模型向工业数据的外推等将是下一阶段的研究方向。

基于IQGA的船舶电力系统故障定位方法

为了快速精准定位船舶电力系统故障,争取宝贵的船舶电力抢修时间,提出一种改进的量子遗传算法(improved quantum genetic algorithm,IQGA)。首先,搭建船舶电力系统的数学模型,把故障定位问题转化为求目标函数最优问题;接着,将量子计算引入遗传算法(genetic algorithm,GA)中,采用双链量子比特编码方式,改进量子旋转门的角度更新策略;最后,加入量子非门实现染色体变异操作,增强算法收敛性能。仿真实验结果表明,改进量子遗传算法能够精准定位故障区段,并且较传统算法有着更为显著的收敛性能。

基于LSTM-FCN神经网络的船舶电力系统故障识别方法

船舶电力系统拓扑结构日趋复杂,故障种类繁多且不易区分。为确保继电保护动作的正确性,本文基于船舶电力系统故障录波数据,利用全卷积网络(Fully Convolutional Network,FCN)在局部特征提取上的优势,以及长短期记忆网络(Long Short-Term Memory,LSTM)在时序特征提取上的优势,提出了一种基于改进LSTM-FCN网络的故障诊断模型,并应用于船舶电力系统故障识别。依托PSCAD/EMTDC仿真软件对典型船舶电力系统各种故障进行仿真,通过小波变换对采样信号进行预处理。实验结果表明:本文所提出的故障诊断模型能够很好地对船舶电力系统故障进行分类识别。

船舶电力推进系统的仿真优化策略

电力推进船舶的船—机—桨匹配分析中,仿真所需的模型复杂,工况多,耗时长。用于驱动船舶推进电机的二极管中点钳位(Neutral-Point Clamped,NPC)型三电平逆变器拓扑结构复杂,仿真中计算量大,严重拖慢了船舶电力推进系统整体的仿真速度。为解决此问题,在Matlab/Simulink软件中对一种船舶电力推进系统建模仿真,研究其特性,提出一种由受控电压源替代逆变器驱动十二相感应电机的仿真优化策略以缩短仿真所需时长。对比分析优化模型与原模型的仿真结果可知,优化模型启动与制动性能良好,可在电流、转矩、转速等外特性与原模型基本一致的前提下,将仿真耗时缩短数十倍。表明优化策略准确可行,符合复杂工况的仿真需求,可用于提高电力推进船舶的仿真效率,对同类调速系统有参考意义。

船舶电力推进系统螺旋桨负载特性半实物仿真平台研究

船机桨半实物仿真平台采用“推进电机+螺旋桨负载模拟电机”的双电机结构代替船舶电力推进系统的桨叶、桨毂、轴系等部件,通过数字化控制与仿真形成半实物模拟联调试验平台,从而对船舶电力推进系统的性能进行研究,反映推进电机控制的有效性及螺旋桨负载的静动态特性。结果表明,该半实物仿真平台为实验室下船-机-桨的运行工况模拟提供了一个有效的仿真测试环境,可以极大缩短船舶电力推进控制系统设计与螺旋桨性能研究的周期,降低成本与风险。

基于小波变换的船舶电力系统绝缘监测方法

为了迅速发现船舶电力系统中容性设备绝缘故障,有必要对其绝缘情况进行检测。船舶容性设备中的绝缘介质容易老化,其绝缘性能也会受到影响。介质损耗因数tanδ是反映容性设备绝缘情况的重要参数。基于相关函数分析提出一种以小波为基础滤除高次谐波的方法,用于解决船舶交流电网中高次谐波会较大影响介质损耗角测量方法的问题。选择合适的小波函数滤除高次谐波用于小波变换,能够消除谐波的影响,提高测量精度。介质损耗角测量方法经过改进后具有更好的绝缘监测准确性。

基于Modelica的船舶电力推进系统仿真研究

船舶电力推进系统的仿真建模技术研究多集中于数学模型,对设备模型实际物理结构的关注不多。针对这一现状,本文基于Modelica建立了船舶电力推进系统推进装置部分的仿真模型,直接面向物理结构提出了一种基于dq坐标等效电路的Modelica六相永磁同步电机模型。基于所建立的推进装置模型,进行了系统及仿真验证,结果表明所建立模型较好地模拟了电力推进系统的运行状态,适合于系统工程中系统级的仿真验证。所建立模型在实际工程中更加易于在不同领域的设计人员中流通使用。

船舶电力系统中压MW级三电平逆变器设计

三电平及多电平变换器以其在高电压、高品质、高效率等方面的突出优势已成为近年来国内外研究与应用的热点之一,其中二极管箝位(NPC)型三电平结构以其结构简单、可靠性高等优点得到了最为广泛的研究和应用。本文针对应用于船舶综合电力系统的中压MW级三电平逆变器,对逆变器主电路参数设计、模块化设计、散热设计等工程性比较强的方面进行了论述,最后给出了原型机的试验结果,验证了该结构中压MW级三电平逆变器的性能。

船舶电力系统谐波电流检测方法研究

针对船舶电力系统在非理想状态下三相电压畸变和负载突变情况,结合现有研究,提出一种改进的基于平均值模块的谐波检测方法。采用低通滤波器(LPF)串联平均值模块的结构替代传统平均值模块,同时采用三相电压锁相电路替代传统的锁相电路,从而提高其检测精度。仿真试验结果表明,采用所设计的方法在三相电压畸变、负载突变情况下进行谐波检测能提高检测精度。

基于大数据分析的船舶电力资源集中调度方法

随着船舶电网的不断完善,以及各种智能化传感器装置的应用,船舶电力系统中的数据以爆炸式的速度增加,同时也使得船舶发电行业进入了一个新的信息时代。尽管船舶电网数据有着较好的发展潜力,但其存在数据量大等问题。因此,需要建立调度平台,统一数据模型和全景调度数据,这对船舶电力调度的研究具有重要意义。

船舶电力拖动系统线上线下混合课程建设研究与实践

船舶电力拖动系统是船舶电子电气工程专业主干特色课程,面对传统课程教学方式过于陈旧、教学内容缺乏思政内容引导和过程性考核不足等问题,借助中国大学慕课线上教学平台和虚拟仿真实验教学平台,开展船舶电力拖动系统线上线下混合课程建设研究与实践。采用以学生为中心、项目导向的线上线下多维互动课程教学模式,以学生学习能力考核为目标,实施具有过程性考核的多形式、多层次、多阶段的课程考核。教学成效表明,混合教学模式有助于学生提升学习的积极性、主动性和创造性,充分发挥传统课堂教育与网络教学的优势,达成两种教学模式的协同互补,有效提升专业课程的教学质量。

船舶电力推进系统的建模与仿真

船舶电力推进已成功应用在豪华游轮、破冰船、油轮、化学品船等船舶上,并显示出巨大的发展潜力。为研究船舶电力推进系统,本文采用模块化建模方法,对选用异步电动机作为螺旋桨推进电机的船舶电力推进系统在M ATLAB/S IMUL INK中进行了建模与仿真研究,并将目前最新兴起的直接转矩控制交流调速技术应用到电力推进仿真系统中。仿真模型结构简单,易于更新,仿真结果表明了该模型的适用性。