基于全控型PWM变流器的船舶轴带发电机系统研究

传统的以半控型晶闸管逆变的轴带发电机控制系统较简单,但存在对船舶电能质量影响大,负载适应能力差,且需要依靠同步发电机补偿无功等缺点。本文介绍了一种新型的轴带发电机控制模式,利用全控型PWM整流器的四象限运行功能,对功率进行解耦控制,实现有功控制,无功补偿。对整个系统的主电路与控制方案进行了仿真研究,结果表明,这种新的轴带发电机控制能够克服原有系统的不足,具有充分的可行性与较大的优越性。

船舶轴带发电机的发展与新方法的研究

现在广泛使用的船舶轴带发电机系统控制相对简单,但对船舶电网中的电能质量影响大,并且需要依靠同步发电机来补偿无功等缺点。本文在分析了轴带发电机发展历程与工作过程的基础上,介绍一种新型的轴带发电机模式,利用全控型PWM整流器的四象限运行功能,实现有功、无功的快速调节。给出了整个系统的主电路与控制方案,从理论上解释了这种新的轴带发电机系统的正确性和可行性。

船舶轴带发电机发展综述及前景探究

目前,国内外对轴带发电机的研究主要集中在轴带发电机的恒速传动装置以及恒频逆变装置方面,并没有重点研究轴带发电机的结构。现代的轴带电机系统发展方向是:投资成本不断降低,运行周期内节能效益不断提高,稳定性不断改善,功能上要求具有长期并联运行能力,同时具有PTI(Power Take In)和PTO(Power Take Out)双模式运行能力。从电机结构上来说,基于轴径向复合磁场的发电机结构新颖、节省材料、高性价比、体积小,还可以通过减小电机长径比来提高电机转矩密度,将会是未来船用轴带电机的研究和发展方向。

基于SVPWM的船舶轴带发电机Z源逆变器仿真分析

SVPWM控制策略的直流电压利用率高、动态响应快,可应用于船舶轴带发电机的逆变电路系统控制中。结合Z源逆变器的电路结构、工作状态及工作原理,在matlab/simulink中搭建Z源逆变器作用下的船舶轴带发电机SVPWM仿真控制系统。通过仿真可知,系统不仅可输出满足条件的并网电流和电压,且可通过调整直通零矢量占空比获取不同的线电压。

基于无刷双馈发电机的船舶新型轴带发电系统

传统船舶主机轴带发电机在提高船舶营运经济性能方面取得了很大的效益,但也存在不少问题。在简要总结传统的轴带发电系统和一种作为新型发电机的无刷双馈发电机结构特点的基础上,提出了采用无刷双馈发电机作为船舶轴带发电系统的方案。而后结合无刷双馈发电机的数学模型和船舶轴带发电系统的特点,详细分析了船舶无刷双馈轴带发电机系统的组成结构与控制措施,为其在船舶轴带发电系统的实际应用奠定了理论基础。

船舶双馈轴带发电机的线性自抗扰并车控制

在分析了船舶双馈轴带发电系统的结构特点之后,建立了同步旋转坐标系下双馈轴带发电机的数学模型。在此基础上,提出了一种线性自抗扰并车控制方法。采用扩张状态观测器对转子电流状态方程中的不确定项进行观测并加以补偿,提高了系统的跟踪性能。为了实现无冲击并车,根据自抗扰控制的计算原理,设计了无扰切换的具体实施方法。仿真和实验结果表明,与PI控制相比,该控制方法超调量小,响应速度快,抗扰能力强,更适合应用在对可靠性要求较高的船舶领域。

基于Z源逆变器的船用轴带发电机系统仿真研究

船舶轴带电机能够充分利用主柴油机的富裕功率,达到节能减排的作用。相较于传统的逆变器,Z源逆变器能同时实现升/降压功能,且电路结构简单,控制方便。在船舶轴带发电机系统结构的基础上,详细论述了Z源逆变器的结构和工作原理,并结合并网PQ控制策略,实现对船舶轴带电机系统的控制。通过Matlab/simulink仿真波形,可知基于Z源逆变器和并网控制策略船舶轴带发电机系统可以输出需要的电压和电流,进一步验证了所提控制策略的正确性和可行性。

一种应用于船舶轴带同步发电机变流器系统的新型PWM整流控制策略

为了降低大型船舶航行时的碳排量和燃油成本,缩短柴油发电系统的运行时间成为一种理想的解决方案,而采用轴带发电系统则能较好地实现这一目标。传统轴带同步发电机变流器系统无法充分利用发电机容量,发电机侧功率因数较低且电流谐波含量高,直流母线电压波动较大,导致逆变侧输出的交流电压幅值不稳定。该文采用一种新型的宽频无刷励磁同步发电机(broad-frequency brushless excite synchronous generator,BFBESG)与四象限变流器(fourquadrant converter,FQC)相结合的方式。在轴带发电机侧,提出基于复矢量PI控制器电流内环和基于瞬时功率平衡的电压平方外环的双闭环变频PWM整流控制策略。采用变频谐振锁相环对发电机端电压进行相位锁定。设计并研制了100 k W轴带同步发电机变流器试验样机。通过样机负载实验验证了所提控制策略的可行性与优越性。