混合动力船舶双向充电装置高性能控制策略

充电装置作为混合动力船舶最重要的组成之一,保证了系统主交流电网与主电池之间的能量转换。因此,研究其控制策略以及充电效率等问题对今后混合动力船舶的发展具有重要的指导意义。基于此,本文首先针对混合动力船舶充电装置的电路拓扑进行了分析。其次,重点对系统中不同工作模式的控制策略进行了研究,在充电和馈网模式下,提出了一种基于三相PWM整流器的预测直接功率控制的新型整体控制策略,对传统的控制策略进行了改进,简化充电/馈网模式的控制策略并提高了充放电效率和集成度。最后通过Simulink软件的仿真平台以及样机实验平台,仿真和实验分析验证了所提出控制策略的有效性和准确性。

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。

绿色智能散货船混合动力直流组网系统设计

[目的]针对内河复杂航道特点,提出一种基于绿色智能散货船多能源并联混合动力系统的直流组网系统设计方案。[方法]首先,分析混合动力系统采用直流组网的优势,采用功率链计算法得出各典型工况下的混合动力直流组网推进效率。然后,研究针对绿色智能船舶附加标志具体要求的直流组网系统应用设计特点。最后,对实船直流配电系统保护及安全设计进行综合分析。[结果]结果表明,实船采用包含储能系统的并联柴电/气电混合动力直流组网推进系统,整体性能优于常规主机推进和全电力推进方式。采用多种装置相结合的保护措施及失电恢复解决方案,确保了直流组网系统实船应用的安全可靠性。[结论]直流组网可为实现内河船舶最高绿色等级水平提供柔性能源平台,并为智能机舱、智能能效管理及智能集成平台技术应用提供全方位支撑。研究成果可为绿色智能混合动力船舶直流组网的设计提供参考。

恶劣海况下船舶短期电力负荷预测方法

电力推进船舶在恶劣海况环境下运行时,整个电力系统的负荷会产生较大的波动,给船舶电网的能量管理带来很大的挑战。准确及时地预测电力负荷的变化趋势能有效保障电力系统的安全。本文建立BP神经网络、Elman神经网络、LSTM神经网络和改进的粒子群算法(IPSO)优化BP神经网络模型,对船舶短期电力负荷进行预测。结果表明,IPSO+BP神经网络模型的电力负荷预测精度最高,并且收敛速度快,性能最佳。

基于船用交直流微电网的变流器PQ控制

作为支撑微网稳定运行的关键器件,变流器的产生有效提升了控制灵活性,但系统惯性的降低也增加了能量平衡与稳定控制的难度,对电力系统产生不可忽视的影响。提出一种基于船用交直流混连微电网的变流器控制策略,结合柴油发电机并联运行系统中柴油发电机组的下垂特性和变流器的恒功率(PQ)控制策略,分析并联控制情况下系统的动态特性。在MATLAB/Simulink中建立交直流微电网运行的仿真模型进行试验验证,结果表明:在变流器采用PQ控制的工况下,电网性能指标良好,达到了预期的控制效果。

新能源船舶并网逆变器电网支撑协调控制

新能源船舶近年来发展迅速,并网逆变器是其关键设备。逆变器能够单独运行,也能与船舶柴油发电机组协调工作,支撑船舶电压与频率。本文提出柴油发电机组离网、并网及切换过程等不同模式下并网逆变器的控制策略,以解决船舶电站中电网电压与频率容易受负载突变影响的问题。离网时逆变器采用电网电压及输出电流双闭环控制,并把负载电流全前馈;并网时采用功率控制,并通过滤波器技术提取负载电流的动态分量前馈至补偿电流;两种模式切换时采用状态锁定方法避免参数突变造成的不稳定。该控制策略充分利用了船舶电站中容易获得的负载电流参数,有效地提高了船舶电网运行的可靠性。

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.

大型滚装船船电-光伏并网系统构建及电能质量分析

随着绿色船舶和新型船体设计概念不断被推广,将光伏系统与船舶电力系统进行并网运行成为未来船舶发展的方向。为了给大型远洋船舶光伏并网发电系统的设计和应用提供依据,以适宜搭建光伏阵列的大型滚装船为研究对象,构建一种船电-光伏并网系统,对该系统的构建流程和系统结构进行详细阐述,并根据大型滚装船船电-光伏并网系统的特点,对电能质量问题及影响因素进行分析。研究成果可为大型远洋船舶光伏并网发电系统的设计和应用提供参考依据。

离/并网一体光伏系统在5000 PCTC远洋汽车滚装船上的应用

对比离网型太阳能光伏系统与并网型太阳能光伏系统在船舶电力系统中集成应用上存在的技术差异,以5 000 PCTC汽车滚装船为应用对象,设计一套采用大容量锂电池储能的离/并网一体化船基太阳能光伏系统。实船测试结果表明:该系统能实现在不同模式之间稳定切换运行,离/并网运行条件下测定的逆变器交流端输出电能的质量满足船级社相关规范的要求。

融入光伏发电技术的大型船舶电力系统可行性实验研究

将光伏发电引入船舶电力系统是提高船舶能效指数,节约石化类能源,减少船舶碳排放的潜在技术措施。为适应海船环境,对现有的并网型光伏发电系统做了改进工作。在逆变系统的软件和硬件方面做了优化设计和改造。针对融入了并网型光伏发电系统的大型船舶电力系统平台,开展并网,大负荷突变冲击,最大功率点跟踪方法比较,孤岛效应,储能装置效能检验等实验。结果表明:这种由柴油发电机组和光伏共同供电的大型船舶电力系统在稳定性和可靠性上符合中国船级社《钢质海船入级规范》的技术要求。为应用于实船提供了重要的参考依据。

基于模糊PID控制的有源电力滤波器谐波抑制方法研究

随着电力传动技术、自动化控制技术的不断发展,现代船舶电力系统中大功率变流装置的应用越来越多,使得船舶电网中的谐波污染日益严重,若不进行有效治理,则会严重影响船舶电网的供电品质和船舶电气设备的安全运行。针对这一问题,论文采用基于模糊PID的有源电力滤波智能谐波抑制方法,并对传统有源电力滤波PID控制中谐波检测中存在的缺陷进行了改进,提高了谐波检测的准确性和实时性。通过仿真实验,对改进前后的谐波抑制进行了验证,结果表明,基于模糊PID控制的有源电力滤波具有较好的谐波抑制效果。

脉冲型负载对船舶电网稳定性影响的仿真研究

当船舶平台上需要装载新型装备时,各方面指标以及对船舶平台的影响并不确定,因此需要通过仿真手段进行仿真并根据仿真结果给出相应的解决措施。该文针对某型船的新型大功率高脉冲负载上船所作的电力系统仿真工作给出详细流程和分析。

船舶电网方向保护配置的研究

船舶电网任意点短路故障时,电动机支路在短时间内会转变成发电机运行状态向短路点馈送短路电流。从电网方向保护的基本原理出发,分析了船舶的短路工况及电动机馈送短路电流,研究电动机馈送电流对电动机支路出口自身过电流保护的影响。结果表明,短路暂态过程中大容量电动机馈送的短路电流能达到额定电流的10倍,且随电动机容量的增大,馈送电流也相应增大,易造成电动机支路出口的过电流保护误动作。提出了在大容量电动机支路安装功率方向元件的措施,为船舶电网的安全运行提供保障。

基于S函数的船舶电站并网时变参数在线实时仿真

并网是现代舰船电站扩容的重要手段,精准并网对保障舰船安全稳定运行有重要意义,由此并网策略成为船舶电站研究的一项重要内容。根据船舶电站并网策略中并网参数的船级社要求和并网参数的时变特性,针对Simulink并网模拟仿真器采用RMS模块不能满足电压精度要求问题,提出利用S函数改进并网电压时变参数RMS模块的检测精度,建立包括频差、相差、电压差在线实时检测的并网检测与控制器模型,并进行船舶电站的并网检测与控制仿真,仿真结果表明该方法保证了时变参数的仿真精度,提高并网的成功率。

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。

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。

船舶电网监控系统半实物仿真测试技术研究

介绍了一种船舶电网监控系统的半实物仿真测试技术方案,能够实现电网监控系统硬件设备与被控对象数学仿真模型对接,开展半实物仿真测试试验,从而提高监控系统的设计、测试工作效率。该技术方案利用Matlab/Simulink的强大功能对船舶电网监控对象进行数学建模和实时仿真,采用OPC技术实现电网监控系统的硬件设备与被控对象的数学仿真模型互联互通,从而构建了半实物仿真测试系统。重点说明了半实物仿真测试的工作原理、技术方案及工作流程,并展望了其应用前景。

基于改进VSG的船舶岸电并网控制策略

在船舶岸电系统中,当船岸并网预同步切换或负载功率变化时,电压、电流的突变及频率扰动等因素直接影响并网后的系统稳定性。针对此问题,提出一种基于二次反馈调节虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)的岸电电源逆变器控制策略,在VSG控制算法中的有功频率控制环节增加角速度反馈调节以抑制功率变化,并在转子运动控制器上增加二次的转动惯量反馈调节以稳定频率,从而实现并网过程的平滑切换。对某低压船舶岸电系统的仿真实验分析表明,所提出的改进VSG控制策略能有效抑制并网过程和负载突变时的电压和电流突变,提高了岸电电源频率和功率的稳定性。

LiFi技术在船舶综合监控中的应用探讨

该文介绍了可见光无线通信(LiFi)的技术特点,分析了LiFi技术在船舶综合监控应用场合的技术优势,并阐述了相关应用场景。提出的基于LiFi技术和照明电网电力载波通信的集成通信应用技术方案,能够解决船舶机舱和电子设备舱等场所应用无线通信时面临的电磁干扰问题。最后,展望了LiFi技术的应用前景。

基于粒子群算法的船舶电网系统状态评估分析仿真

电网系统状态评估是保证船舶正常工作的关键技术,针对当前船舶电网系统状态评估结果不科学,评估误差大的缺陷,提出基于粒子群算法的船舶电网系统状态评估模型。首先分析当前船舶电网系统状态评估现状,并建立船舶电网系统状态评估的数学模型,然后引入粒子群算法对数学模型进行求解,找到船舶电网系统状态评估的最佳方案,最后在Matlab 2016平台进行了船舶电网系统状态评估的验证测试,本文模型可以快速、有效的找到船舶电网系统状态评估最优方案,提高了船舶电网系统状态评估精度。