有源前端组网的直流船舶电网高能效运行控制

直流船舶电网为航运业绿色转型提供了有效可行的解决方案。考虑到实际船舶的运行工况,本文提出一种分层协调控制策略,主要用于有源前端组网的直流船舶电网中功率单元协调运行的设备层控制系统和功率层控制系统。其中,设备层控制系统负责实现发电机组转速的无静差跟随与不同容量柴油发电机组间的动态/稳态功率共享;功率层控制系统负责提升母线电压质量,提高系统能效。最后,利用仿真与半实物仿真系统对控制策略进行验证,结果表明该控制策略可有效提高系统运行能效,最高节省约10%的燃油。

基于二阶广义积分器新能源船舶电网锁相技术

基于新能源发电单元与柴油发电机组并联构成的新能源混合动力船舶,针对船舶电网具有三相不平衡、含低次谐波、直流偏压以及负载突变时电压与频率瞬态波动大等固有电能质量不佳问题、新能源接口逆变器锁相要求,依据二阶广义积分器(SOGI)具有的低通与带通特性,提出了一种适应于的新能源混合动力船舶交流电力系统锁相电路结构SOGI-FDE-FLL,包括基于SOGI的锁频电路(SOGI-FLL)与基于SOGI的前置级滤波器(SOGI-FDE)两部分,前者实现电压与频率快速而准确的跟踪,后者除高频滤波外,实现了直流偏压的消除及正序分量的提取。通过理论研究与仿真分析,获得了电路参数的优化设计方法。实验结果表明,所提出的基于SOGI锁相电路结构在电网电压幅值、频率跃变时,锁定的电压幅值、频率无振荡,且动态调节时间小于3个低频周期,验证了其在船舶电网电能质量极差条件下锁相速度快、锁相效果良好。

高阻接地的船舶中压电网暂态短路电流计算

针对高阻接地方式的船舶中压电网,提出一种系统化的暂态短路电流计算方法。考虑同步发电机及异步电动机暂态特性,根据故障点位置,基于分层等效方法将系统中所有发电机和电动机等效为一台发电机。对于等效发电机,考虑系统分布电容,用对称分量法求解三相对称及各种不对称故障的暂态电流。用Simulink仿真结果对比验证了该方法的有效性和精确性。

智能电网在舰船电力系统中的应用展望

智能电网的研究和开发为电力行业的升级换代带来了机遇和挑战,同时也为舰船电力系统的发展指明了新的方向和路径。根据智能电网的普遍定义、基本特点和技术组成,结合舰船电力系统现状和发展趋势,讨论了舰船智能电网应用的可行性,归纳出其基本特征,并指明研究所涉及的关键技术。紧跟智能电网建设和发展的契机,大力发展舰船智能电网技术,将实现船舶工业的整体飞跃和提升。

民用船舶直流电网发展现状分析

随着石油价格不断攀升以及电力系统电子技术发展迅速,船舶行业越来越关注直流电力系统在船舶上的应用。目前已有企业凭借技术优势率先开发了新型直流电网的船舶,并投入了应用。文章对船舶电力系统采用新技术的优缺点及应用情况进行了分析,提出了当前需要解决的几个问题。

船舶中压电网高阻接地方式机理研究

高阻接地方式用于船舶中压电网时,对其机理和规律迄今还缺乏定量研究。在对船舶中压电网单相接地故障进行理论分析的基础上,以一个具有励磁电压控制及柴油机调速的单机系统为例,结合Simulink暂态仿真,研究阻抗比、发电机频率偏移、燃弧时刻角以及故障点过渡电阻等对熄弧恢复电压、重燃过电压、中性点位移电压以及故障电流的影响。结果表明:随阻抗比增加,熄弧电压恢复过渡时间越长,恢复电压峰值越大,重燃过电压也越严重;提高阻抗比可减小故障电流,但减小程度逐渐趋缓,还会使重燃过电压增加;发电机频率偏移可能会引起较大的暂态过电压;燃弧时刻对故障电流几乎没有影响。最后给出高阻接地方式的一般配置原则。

船舶中压电网消弧线圈接地方式机理研究

消弧线圈接地方式用于船舶中压电网时,对其机理和规律迄今还缺乏定量研究。在对船舶中压电网单相接地故障进行理论分析的基础上,结合暂态仿真,研究了消弧线圈阻尼率、脱谐度以及发电机频率偏移、燃弧时刻角等对熄弧恢复电压、重燃过电压、中性点位移电压以及故障电流的影响。结果表明,增大阻尼率将减小熄弧电压恢复超调量,从而降低重燃过电压,但也会使故障电流有所增加;而增加脱谐度会使得熄弧电压恢复超调量增加,可能引起较大的重燃过电压,为了限制故障电流,脱谐度不宜取值过大;此外,发电机频率偏移也可能导致较大的暂态过电压。

采用多目标网格进化算法并面向对象的舰船电网重构

考虑系统失电负荷量、电网有功损耗、线路负荷分配失衡度和开关操作次数,构造出舰船电网重构模型。以网格为载体,在邻域范围内进行选择、交叉和变异,采用精英策略,提出基于多目标进化并面向对象的舰船电网智能重构方法。该方法在不影响解的全局最优性的基础上,极大缩短了算法执行时间,并将各种Pareto重构算法的共同属性和操作抽象出来形成公共基础平台,改进超体积指标计算方法,实现不同算法性能间的公平比较。算例分析结果表明,在算法运行时间及所获解集的趋近度和分布度方面,所提方法均优于NSGA-Ⅱ和SPEA2。

船舶中压直流电网系统应用分析

船载中压直流电网是一个十分新颖的系统,通过中压直流电网可将交流和直流组件及系统各自的优点相结合,并结合中间的储能环节,直接通过合并各处不同的直流环节,能实现单个1 000 V的直流电路配电。可减少交流主电盘、分布式整流器和换流变压器等设备的使用,简化了舶电力配电结构,降低成本且具有高效率,简单化操作的优势。该系统可直接运用在1 000 V、20 MW的工况下船舶中。

舰船电力系统中智能电网技术的应用浅析

智能电网技术具有能量优化分配、管理和控制方面的优势,但是舰船电力系统在能量来源、设计理念、可靠性等方面又有着特殊的要求。因此通过重点分析智能电网技术与舰船电力系统的协调性,探讨舰船电力系统应用和实现智能电网技术的重点和关键技术,提出舰船智能电网对信息集成技术、实时监测技术、智能决策技术的要求要远高于陆地智能电网,而且相应的智能装备研制,也必须考虑到应用的特殊环境,从而需要将自愈、智能对话、优质电能、电磁兼容和抗攻击性作为主要应用特征和发展重点,并重点关注和解决与之相关的灵活的电网结构、传感与测量技术、信息化技术、智能型设备等关键问题,开发出能与舰船系统有效结合的合适的智能电网,充分发挥智能电网技术的优势,推动舰船先进装备的研制,达到提高舰船整体作战能力的最终目的。

基于功率调节裕度的船舶汽发机组非线性控制切换策略

为提高发电机组多工况运行的多目标优化能力,提出一种控制方法随工况变化的切换策略,并以船舶电站汽发机组为对象设计实例。针对船舶电站负荷多变的特点,建立考虑汽压调节特性的汽发机组综合控制模型,选取鲁棒综合控制和暂态最优控制设计加权的混合控制方法。将船舶机组过载情形类比于陆地电网故障,计算机组的过载稳定域边界,建立机组功率调节裕度的量化指标。基于指标值与机组负载率之间的关联性,同时考虑控制切换造成的机组波动,设计了离散、连续两类混合控制权值随指标值变化的方法。模拟船舶孤网的仿真结果表明,相比于单一控制方法,采用切换策略能够整体改善机组对突发变载、故障冲击的响应能力,有助于提高船舶孤网全工况运行的稳定水平。

基于复杂网络理论的舰船电网关键元件辨识方法

舰船电力系统是一种典型的节点紧凑型独立电力系统,其系统容量相对有限,系统元件种类繁杂,电网运行结构灵活多变,电力节点及线路极易遭受战斗损伤。针对舰船电力系统的结构及运行特点,基于复杂网络理论对舰船电网的脆弱性开展研究,建立了舰船电网等效拓扑模型并提出了电力介数指标,实现了对舰船电网中关键元件的辨识。通过对典型舰船电网进行攻击测试,验证了所提出指标的准确性和有效性。