舰船直流区域配电系统安全运行边界计算与分析

根据综合电力系统采用直流区域配电的特点,借鉴配电网最大供电能力(TSC)的概念,提出基于斩波器负载率的舰船直流区域配电系统安全域模型及其TSC模型,并引入{1}-广义逆的概念分析了安全域模型的解空间形式。进而给出了可视化安全边界仿真算法流程,将TSC模型求解结果作为初始迭代值,对直流区域配电系统中的斩波器进行两两分组,任选一组进行仿真逼近,得到二维安全边界断面图。最后,采用Lingo计算了直流区域配电系统TSC临界安全工作点,给出了两种典型分组情况下的安全边界断面图,分析了同一区域和不同区域各斩波器之间的负荷关系,为综合电力系统安全预防控制提供了研究基础。

考虑电动机启动的舰船直流区域配电系统最大供电能力计算与分析

根据舰船综合电力系统采用直流区域配电的新特点,以电动机安全启动为目标,提出基于逆变器负载率的直流区域配电系统(DC zonal electrical distribution system,DC-ZEDS)负荷一次转供最大供电能力(total supply capability,TSC)模型,通过引入虚拟联络矩阵和综合负荷转移矩阵的概念推导负荷二次转供矩阵的表达式,并给出逆变器最大负载率的解析表达式。然后,根据DC-ZEDS的结构特殊性,建立基于逆变器过载约束的负荷二次转供TSC模型。最后,分别计算逆变器安全运行和区域内直接联络逆变器过载两种状态DC-ZEDS的负荷一次转供TSC及逆变器的最大负载率向量,分析负荷一次转供后逆变器过载的可能,进一步通过解析法和模型法求得负荷二次转供TSC,并根据逆变器负载率之间允许差额的不同给出几组不同的逆变器最大负载率向量,解决DC-ZEDS因电动机启动可能造成的切负荷问题,并给出该情况下DC-ZEDS的安全运行边界,为舰船综合电力系统安全预防控制提供研究基础。

基于Hypersim的舰船直流区域配电网络的实时仿真模型

通过Hypersim实时仿真平台对直流区域配电网络的工作特性进行仿真研究,由于Hypersim对于含多开关及电力电子器件的电力系统处理能力有限,建立了斩波器与逆变器的等效模型,并对等效模型及全网络进行仿真测试。结果表明,等效模型运行情况良好,全网络的实时仿真模型也能够正确反映直流区域配电网络的工作特性,可以用于后续重构策略验证等方面的研究工作。

船舶区域配电系统建模与故障仿真分析

船舶区域配电系统作为船舶电力系统的发展方向用于电力推进船舶和军用舰船,目前其故障与安全可靠性研究成为国际研究热点之一。运用计算机数字仿真技术建立了某电力推进船舶区域配电系统数字仿真模型,仿真了系统正常运行、单相接地故障和三相短路故障的工况,分析了不同故障类型及同一故障类型发生在系统不同区域时对系统稳定性的影响。仿真结果表明,其数据对船舶区域配电系统的设计、调试及控制方法的研究具有参考价值。

复合Buck三电平直流变换器拓扑合成及其极低电压增益运行控制

针对舰船直流区域配电系统的大比例降压需求,基于传统的单相二极管钳位型三电平逆变器拓扑,推导出两种准Buck三电平直流变换器。以两种准Buck三电平拓扑的"输入端并联—输出端串联"的合成方式,提出一种复合Buck三电平直流变换器。采用双调制波PWM控制方法,实现变换器无需变压器或耦合电感的极低电压增益运行,同时避免功率开关的极端占空比状态。根据电压增益和占空比所允许的范围,构建双调制度的约束函数,实现变换器功率开关的非极端占空比与电感电流波动幅度的协调控制。最后,通过两组典型的实验,表明了所提拓扑和控制方法的可行性和有效性。

基于直流配电系统的船舶综合电力系统

综述了舰船综合电力系统技术的发展,比较了各种配电系统的特点,论述了直流区域配电的优点。以设想的核动力商船为背景,提出了一种综合电力系统方案。该方案以直流区域配电系统为基础,以高速整流发电机为电源,采用电力电子器件实现电力变换、系统保护和调速控制。阐述了该方案的特点和对总体的影响,分析了实现该方案须解决的关键技术和可行性。

存在垂直岸壁时舰船水下标量电位分布特征研究

为研究存在垂直岸壁海域中舰船水下标量电位的分布特征,首先采用水平直流电偶极子作为舰船电场等效场源,基于稳恒电场镜像理论,推导了垂直岸壁存在时水平直流电偶极子在海水区域中产生的标量电位分布表达式;然后,以此为基础,对垂直岸壁存在时舰船水下标量电位的分布特征进行了仿真分析。结果表明:垂直岸壁的存在并不改变舰船水下标量电位分布的整体趋势,但电导率小于海水的垂直岸壁会增大标量电位的绝对值,且岸壁电导率越小、场点距离岸壁越近,标量电位的绝对值增大越明显。最后,在实验室中模拟存在垂直岸壁的海域环境,实测了模拟场源下方某一深度平面上的标量电位分布,验证了理论推导和仿真分析结果的正确性。

直流区域配电系统母线电压等级问题研究

为了分析论证提高综合电力系统直流区域配电分系统母线电压等级的可行性,采用对比研究方式,将设置电压等级为710 V的传统方案和设置电压等级为1 000 V的新方案进行优缺点对比。最后,基于理论分析、仿真和试验结果,验证了1 000 V新方案具有更明显的优势。

直流配电网及其在舰船区域配电的应用

随着电力电子技术的发展,直流配电网与交流配电网相比在很多领域取得了技术和经济优势,具有巨大的发展前景。简要介绍了直流配电网在国内外的发展情况,分析了直流配电网的发展趋势,重点结合直流配电网在舰船区域配电上的应用,对直流区域配电系统的拓扑结构、控制方式和常见的接地保护进行了阐述,最后对直流配电系统在舰船上的应用情况进行了展望。

舰船电力系统国内外最新进展与发展趋势

近年来,舰船电力系统得到了突飞猛进的发展并受到越来越多的关注。本文介绍了舰船电力系统的最新发展及发展趋势,并详细论述了高功率密度电能变换装置、直流区域供电、交流变频调速和多智能体等几种最新技术。

直流区域配电系统配置与结构研究

针对舰船综合电力系统中的直流区域配电系统,以典型结构为基础,从DC/DC变流器、DC/AC逆变器等主要变流设备的配置原则和配电区域划分原则、容量扩展后的网络结构、不同类别负载的供电方案等方面进行了分析对比,讨论了直流区域配电系统配置和结构的优化方向及不同方案的适用性,为大容量直流区域配电系统设计提供支撑和参考。

基于可变虚拟阻抗的感性逆变器下垂控制

为解决并联逆变器功率分配差异,首先从逆变器并联的功率传输特性出发分析了线路阻抗差异对感性逆变器无功功率分配的影响;然后,通过选取合适的逆变器双环控制参数,将逆变器等效输出阻抗设计成感性,并在传统下垂控制的基础上引入虚拟阻抗,通过实时无功与给定无功的偏差调节虚拟阻抗补偿线路阻抗差异。随后的仿真结果证明:该方法能实现线路阻抗差异下逆变器并联功率均分。

直流区域配电三相逆变器过流保护策略

直流区域配电系统中三相逆变器的过流分为过载过流和短路过流两种情况。区配系统要求逆变器具备在不同过载情况下维持运行一定时间以及短路过流时限制电流为两倍额定电流并维持0.5 s的能力。因此针对过载能力要求,通过拟合过载反时限曲线实现保护;针对短路保护要求,通过限定电流环参考值实现短路保护。实验结果证明了逆变器过流保护策略的有效性。

舰船综合电力系统直流区域配电实验研究

本文介绍了直流区域配电实验平台基本情况,列出了已开展的实验项目,给出了部分实验结果。

舰船D-ZED环境PLC信号衰减分析

综合电力系统是舰船动力系统发展的趋势。新型区域配电系统在相当程度上决定着整个综合电力系统的发展方向。将电力线通信(PLC)技术应用于直流区域配电基础上的舰船综合电力环境,实现已有电力线信号传输技术移植于舰船综合电力环境,是组建舰船高速电力线数据传输网络的关键。通过对舰船综合电力电缆的直流线路特性分析,给出电力线特性阻抗高频信号衰减算法。

采用下垂控制的直流区域配电三相逆变器统一控制策略

直流区域配电系统中三相逆变器在正常工作时存在单机、并联和并网等运行模式。通常逆变器单机运行时采用电压电流双闭环控制,电压参考为额定电压;逆变器并联运行时采用下垂控制,电压参考为下垂控制器输出;逆变器并网运行采用电流环控制,逆变器工作在电流源模式。因此逆变器需要三种控制策略。为了简化控制,在下垂控制的基础上提出了一种三相逆变器单机运行、并联运行和并网运行的统一控制策略,分析了统一控制策略的实现过程及其原理。仿真结果证明了逆变器统一控制策略的有效性。

全电力船电力系统建模与仿真

基于计算机的实时仿真技术的发展,应用于全电力船(All Electric Ship)的综合电力系统(Integrated Power Sys-tem)的分析和优化。其目的是解决与全电力船有关的多学科问题,如最佳电源管理和动态系统重构。这里主要建立模块化的综合电力系统(IPS)模型,其中包括发电模块,可重构区域配电系统模块,船舶推进器模块和船舶动态模块的并行开发和集成。

Buck变换器的模糊控制系统设计及仿真

针对船舶直流区域配电系统中Buck变换器精确数学模型难以建立、经典控制系统设计困难的问题,提出了Buck变换器的模糊控制系统的设计方法和步骤,并建立了仿真模型。仿真结果表明,在Buck变换器输出电压的控制方面,模糊控制系统与经典PID控制系统相比,在超调量、震荡次数等控制指标上均有明显的优势。

全桥直流变换器的RBF神经网络控制技术研究

针对船舶直流区域配电系统中全桥直流变换器精确数学模型难以建立、经典控制系统设计困难的问题,提出了全桥直流变换器的RBF神经网络控制的方法和步骤,并建立了仿真模型。仿真结果表明,在全桥直流变换器输出电压的控制方面,RBF神经网络控制与经典PID控制相比优势明显。最后,提出了进一步的研究方向。