基于改进旋转门算法的船舶综合电力数据压缩技术分析

[目的]为了积累船舶综合电力大数据资源,特别是在船舶计算资源相对受限的情形下实现对大规模历史数据的有效压缩,提出改进旋转门数据压缩算法。[方法]首先,针对船舶综合电力系统(IPS)实时数据特性,引入数据压缩精度指标,利用期望误差与实际解压缩误差之间的偏差进行负反馈;其次,对压缩偏差?E进行动态调整,降低压缩偏差?E的设置难度;最后,对不同特性的数据序列进行测试。[结果]结果表明,提出的算法能够满足典型船舶综合电力业务中的数据压缩精度,并能在保证精度的前提下维持较高的压缩比,算法实测中压缩率可达初始数据的1/10~1/5。[结论]所提数据压缩算法具备较好的压缩精度和压缩比,能有效提升船舶综合电力历史数据的存储效率。

我国舰船中压直流综合电力系统研究进展

舰船综合电力系统可实现全舰能量的综合利用,被誉为是舰船动力的第三次革命。介绍了一代和二代舰船综合电力系统的技术特征。结合我国综合电力系统设备的技术现状,介绍我国一代半舰船中压直流综合电力系统的研究进展,分析了系统层面存在的难点,主要包括:系统建模和电磁暂态仿真、气轮机发电机组和柴油发电机组并联、系统稳定性分析和分层保护等,并给出了解决的方法,指出中压直流综合电力系统需要在中压直流断路器、系统储能、系统安全运行和多时间、多目标能量调控方面进一步开展研究。

嵌入式系统在舰船综合电力系统中的应用

舰船综合电力系统是未来舰船发展的方向,为实现复杂电磁环境下设备的远程控制和监测,嵌入式系统能很好的完成这些任务。本文以发电系统中励磁控制器设计为例阐述这种嵌入式系统的设计,即选用DSP来实现数据的计算和控制,选用ARM实现了数据的网络化通信,并通过FPGA芯片来协调这两个微处理器的正常工作。通过实物研制和实验验证说明了这种嵌入式系统的可行性,并通过模拟实际故障工况,论证了嵌入式系统控制的准确性、快速性和保护的及时性。

基于遗传算法的Modbus TCP协议模糊测试技术研究

论文针对传统协议模糊测试存在生成测试用例冗余度高和无法根据被测PLC的反馈来调整模糊测试用例生成等问题,通过建立测试用例队列来保存已经发送的模糊测试用例和该测试用例对应的异常码,并在遗传算法中计算个体适应度时,从个体与种子队列中种子的相似度以及该种子的异常码两方面来进行计算,从而实现根据被测PLC的反馈来调整模糊测试用例生成的目标,最后通过实验结果验证了论文所提方法的有效性。

10kV中压直流电力推进变频器拓扑与控制策略

为了满足10 kV舰船中压直流综合电力推进系统对于高效率、高功率密度中压推进变频器的需求,本文分析了现有多电平拓扑的特性与适应性,提出了两种适用于开绕组多相电机的10kV推进变频器拓扑结构:五电平有源中点箝位(ANPC)/H桥拓扑以及对称混合九电平拓扑。两种拓扑结构使用的悬浮电容和开关器件数量完全相等。本文分析了这两种拓扑的工作原理和调制策略,分别建立了开关函数模型,并得出了母线中点电压和悬浮电容电压在理想情况下均可保持自平衡的结论。分别搭建了这两种拓扑的小功率样机并进行了实验验证。

组态式船舶电力推进系统仿真软件设计与实现

针对船舶电力推进系统方案论证效率低、成本高等问题,开发了一款组态式船舶电力推进系统仿真软件。对船舶电力推进系统进行结构划分,并建立了系统的数学模型和仿真模型,并封装形成模型库。使用Matlab/GUI开发界面层,用M语言对Simulink模型进行调用与控制。使用SQL Server 2008创建数据库,实现数据的存取和管理功能。基于该软件对某船舶电力推进系统设计方案进行组态式的图形化建模,并设计了典型工况的仿真实验。结果表明,仿真模型较好预报了实船运行工况。由此可见,该软件可有效验证船舶电力推进系统设计方案。

复合材料飞轮转子结构仿真分析

利用复合材料制造高速储能飞轮是目前最高效和清洁的储能方式之一。复合材料飞轮转子比强度高,密度低,相比于金属材料飞轮,储能密度高质量轻的优势。本文针对惯性储能设备飞轮转子进行分析,对复合材料飞轮转子进行结构强度分析。首先介绍了飞轮转子的组成,通过飞轮材料性能仿真分析、飞轮转子样件结构强度仿真分析,得到了复合材料飞轮转子旋转过程中的应力分布规律,确定了飞轮转子的结构设计方案。

单叶片桨噪声相移叠加法预报多叶片船舶螺旋桨非空化低频噪声

单个桨叶噪声预报螺旋桨非空化噪声可显著降低计算耗时,本文联合URANS和声类比方程对该方法进行验证,并对螺旋桨噪声的时域特征进行分析。首先计算均匀流中E779A螺旋桨的声辐射,揭示了桨叶上声压分布及测点声压信号的典型周期特征,采用单个叶片噪声相移叠加(简称"单叶片方法")预报螺旋桨噪声的结果,与对螺旋桨所有叶片积分的计算结果吻合良好,验证了均匀流中单叶片方法的可行性。将该方法应用于潜艇伴流场中无侧斜和大侧斜螺旋桨噪声辐射计算,预报结果与所有叶片积分的结果吻合较好,验证了非均匀流场中单叶片方法的可行性,说明单叶片相移叠加法预报螺旋桨普遍进流条件下的辐射噪声是可行的。研究结论也可为对转桨、泵喷等噪声预报提供参考。

矩阵式中频电源预测控制策略研究

矩阵式中频电源具有输入输出同时可控的特点,针对传统控制算法只对输出电压进行控制的不足,设计了矩阵式中频电源预测控制策略。详细分析预测控制策略的原理和特性,采用了基于多步的预测控制方法。在此基础上建立了矩阵式中频电源的预测模型,设计了包含输入输出性能约束的评价函数。实验结果表明,所提出控制策略可抑制负载的扰动,实现中频电压的低谐波输出,同时可控制电源系统输入侧无功功率为零,有效地提高了系统的运行效率。优良的动静态性能表明,该方法可在大功率电源中得到进一步的推广和应用。

矩阵式中频电源输出电压谐波分析

首先,分析了矩阵式中频电源的空间矢量调制策略,借鉴正弦脉宽调制技术推导出等效开关函数的解析表达式;然后结合三周期变量函数傅里叶级数展开式的推导,求得了等效开关函数的频域特性;最后,基于频域卷积定理,推导了输出电压的频谱函数,归纳了矩阵式中频电源输出电压的谐波特性。解析结果与采用快速傅里叶变换方法得到的结果吻合良好,验证了文中理论方法的正确性。

矩阵变换器简化调制策略及换流方法研究

以简化计算为目的,提出了一种基于参考信号的矩阵变换器空间矢量简化调制算法,它通过参考信号的简单数学运算来实现扇区判断和占空比计算,省略了传统方法中复杂的坐标变换和反三角函数运算。同时,从运行安全性角度出发,提出一种改进的混合型换流方法,确保换流过程的安全执行。最后,仿真结果验证了上述方法的正确性和可行性。

双向串联谐振变换器的定频PWM控制策略研究

研究了双向串联谐振变换器的定频PWM控制策略。通过控制原副边桥臂中点电压相位始终相同,使得谐振变换器获得了不受所传输功率大小和方向影响的电压增益特性,且通过原副边桥臂中点电压脉冲宽度的调节,使得变换器在固定开关频率下即能够获得双向升压和降压调节能力。详细分析了定频PWM调制策略的基本原理,讨论了该调制策略的可能实现方式,并选取其中一种实现方式进行了实验验证。实验结果表明所研究的调制策略的有效性,且由于变换器电压增益与功率传输方向无关,该调制策略能够使变换器获得快速平滑的双向功率切换能力。

铜排不同端面对流换热系数提取试验方法

为了获得准确的温升模型,开展了在铜排不同端面对流换热系数提取试验。首先,依据传热学相关理论,通过铜排温升试验获得了铜排不同端面的热功率、热传导热量,并运用牛顿冷却公式求解了铜排不同端面的对流换热系数;然后,利用ANSYS有限元软件建立了铜排温升模型,并将计算求解的对流换热系数代入ANSYS仿真模型中,进行了稳态温升计算;最后,将仿真与试验所得的温度分布进行了对比,结果验证了ANSYS仿真模型的准确性和可行性。

变频谐波对电机振动噪声特性的影响规律

变频电机的振动噪声是影响电驱动产品应用的重要因素。为更准确掌握变频电机振动噪声激励,设计低噪声变频电机,该文建立变频电机振动噪声特性的一种分析模型,从变频机理出发,推导正弦脉宽调制(SPWM)变频器的输出谐波,再根据麦克斯韦定律计算分析变频激励下电机气隙的电磁激励力特性,并基于有限元法建立电磁-固-声多场耦合仿真计算模型,最后通过对比实测电机的声功率总结出变频谐波对变频电机振动噪声特性的影响。分析结果表明,电机振动噪声在低频部分的谐波由电机的调制频率产生,而变频器引入的高频谐波会使电机在开关频率附近辐射大量的噪声,因此,低噪声变频电机的设计必须消除或者削弱这些谐波。

永磁电机零阶径向力引起的齿槽频次振动

理论上采用斜槽可将齿槽转矩幅值削弱为零,但斜槽不能有效削弱力波次数为零的齿槽频次径向力。该文针对一台40极240槽的斜槽永磁电机的研究结果表明,零阶径向力产生的齿槽频次振动大于力波次数为极数40的2倍频径向振动,为电机空载时幅值最大振源。文中首先用解析法阐述了零阶径向电磁力产生机理,然后利用电磁场软件计算样机的空载气隙磁密和径向电磁力密度,并对二者分别进行二维傅里叶分析(2D-FFT),求取出不同阶次下(空间)对应频率(时间)的磁密和径向电磁力密度结果,利用气隙磁密结果分析出引起齿槽振动的主要谐波磁场,利用径向电磁力密度结果计算出由径向电磁力引起的定子振动水平,结果表明,零阶径向电磁力引起的空载齿槽频次振动为电机的主振频率,远大于非零最小阶次引起的2倍频径向振动,最后,样机试验结果验证了理论分析的正确性。

电磁发射装置弹丸弹道姿态测量

电磁发射装置是一种依靠电磁能将弹丸以极快的速度推射出膛的电气设备。该文针对弹丸弹道姿态测量问题,提出一种基于高速摄像技术以及图像增强与边缘提取后处理技术的弹丸姿态测量方法。由于弹丸运动速度极快,采用高速摄像技术对飞行中的弹丸进行拍摄,同时鉴于摄像设备硬件以及拍摄条件限制,提出一种基于伽马变换以及二型模糊集的图像增强算法以改善图像对比度及清晰度。进一步基于SUSAN算法与形态学操作对图像边缘进行提取并利用基于最小二乘原理的多项式拟合迭代方法实现了对弹丸边缘的拟合和姿态的提取,最后通过实验验证该文方法的有效性。

新型直流固态限流断路器设计与分析

采用功率半导体器件实现的固态断路器(solid state circuit breaker,SSCB)具有无弧、快速、精确的分断性能,应用前景十分广阔。该文在传统固态断路器基础上提出了一种基于集成门极换流晶闸管(integrated gate commutated thyristor,IGCT)和普通晶闸管(silicon controlled rectifier,SCR)的新型直流固态限流断路器(solid state current limiting circuit breaker,SSCLCB)技术方案,能显著减小小电流分断时间,改善主开关IGCT并联工作的可靠性,提高断路器功率等级,并完成了1500V/4000A断路器原理样机的初步设计。在理想直流系统中的限流分断过程仿真结果表明,断路器能在50μs时间内实现13k A、20A/μs短路电流的换流分断,并将短路电流峰值限制在17k A以内。样机试验结果显示,4000A正常工作电流直接分断时间不超过10μs,并在50μs内完成了13k A短路电流的换流分断,验证了新型直流固态限流断路器技术方案的正确性和实际应用的可行性。

三电平SVPWM变频调速系统的PSCAD/EMTDC仿真

本文分析了三电平空间矢量脉宽调制的基本原理,应用电磁暂态分析软件PSCAD/EMTDC搭建了基于三电平逆变器的感应电机调速系统模型,实现了电机的矢量控制。仿真结果证明了该方法的有效性。

基于改进型直流真空断路器弧后暂态仿真及介质恢复特性分析

应用于大电流、高di/dt分断环境的直流真空断路器,以绝缘恢复为主要特征的弧后暂态过程直接影响其分断特性。在鞘层发展过程中,弧后阴极表面电场强度及功率密度是引起电弧重燃的两种因素,为探究熄弧后真空断路器恢复电压变化规律,该文首先从提升弧后介质恢复能力的角度出发,在燃弧电流峰值约23kA、熄弧电流变化率约300A/μs的等级上先后开展不同试验方案,并在连续过渡型鞘层数学建模基础上做出一定修缮,引入触头开距动态变化过程和电弧有效直径变量,依据改进后电弧模型指导换流回路参数设计。最后将PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真与分断试验现象进行等价对比分析,显示试验过程中真空断路器弧后电弧重燃趋势与仿真结果较为贴合,且通过仿真结果可判定重击穿的类别,从而验证了改进后真空断路器弧后电磁暂态建模的精确性。

二代高温超导线失超特性仿真分析

采用Ansys有限元分析软件,建立二维模型,通过热电-耦合,实时仿真二代高温超导线的失超过程,计算超导线的最小失超热扰和正常区域传播速率,与文献中报道的实验结果吻合的较好。