基于改进NLM的模块化多电平变换器在船舶岸电系统中的应用

随着船舶功率需求的不断增加,船舶岸电系统也从低压岸电系统向高压岸电系统发展,基于模块化多电平变换器(modular multilevel converter, MMC)设计6.6 kV/60 Hz的船舶高压岸电系统。针对传统最近电平逼近调制(nearest level modulation, NLM)策略下MMC输出电压质量低、环流谐波含量大及船舶岸电系统稳定性差的问题,提出采用改进NLM策略、无差拍环流抑制策略和虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制技术相结合的新型控制方法。对所设计的MMC-VSG船舶岸电系统模型和控制方法进行仿真。仿真结果表明,所提出的控制方法能有效提高船舶岸电系统的电能质量,且系统稳态性能和动态性能良好,可为船舶高压岸电系统的设计提供一定的参考。     

MMC在船舶中压直流电力系统中的应用

在船舶中压直流(medium voltage direct current,MVDC)电力系统中,为解决功率为36 MW的发电机电压的整流问题,建立适用于船舶MVDC电力系统的模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)模型。在空间矢量控制方法的基础上,加入桥臂电压控制。在直流电压为5kV及负载不同的情况下,应用MATLAB/Simulink对该模型进行仿真,验证模型和控制方法的有效性。基于此,研究该模型在不同直流电压(5~30 kV)等级下的性能表现。仿真结果表明:在36MW/5 kV的额定工况下MMC存在效率低的问题;直流电压等级对MMC输出直流电压的纹波影响不大,但对MMC的效率有明显的影响。     

分组动态自调整的MMC电容电压平衡策略及其在船舶中压直流系统的应用

为解决传统基于排序法的模块化多电平变换器(modular multilevel converter,MMC)电容电压平衡策略计算时间长、子模块分配效率低等问题,研究一种分组动态自调整的MMC电容电压平衡策略。根据各组子模块电容电压波动范围以及电流方向,该策略能实时向各组分配不同数量的子模块,且能显著地降低由排序带来的计算量。经仿真验证,对比子模块不分组或平均分组的情形,所研究的策略既能快速运行,又能保持组间和组内子模块电容电压的稳定,能进一步提升船舶中压直流(medium voltage direct current, MVDC)系统的整体效率。     

基于虚拟现实技术的救助船对外消防培训仿真系统

针对救助船消防训练中存在的海况复杂,对外消防炮射流受风影响大,往往无法准确控制其射向目标区域的问题,在理想状态下射流理论的基础上探究风对射流轨迹的影响,建立自然风条件下射流轨迹的数学模型,模拟对外消防炮射流的运动情况。应用3ds Max构建船舶模型,用Unity3D构建救助船在面临大风浪、遇险船着火等状况时对外消防系统的工作场景,提出一种精确构建粒子系统轨迹的方法,使射流模型能精确体现在场景中。通过虚拟现实设备能实现救助船对外消防培训仿真系统的立体显示和人机交互,起到更好的虚拟仿真和培训效果。     

结合速度和干扰观测的船舶路径跟踪模型预测控制

针对船舶路径跟踪控制中的舵角需优化﹑舵幅和舵速受约束等问题,提出模型预测控制(model predictive control,MPC)算法。为处理系统高阶状态值不易测量以及环境干扰问题,设计高阶非线性观测器,同时对船速和包含模型不确定项和外界干扰的总未知项进行估计。以引入舵机响应系统的MMG模型作为预测模型,不仅能提高预测精度,而且更符合船舶运动控制的实际情况。仿真结果表明,所设计的控制器在风浪流时变干扰下仍能跟踪参考路径,舵角幅值小且其变化是光滑的,速度值和总未知项也均能被准确地逼近,验证了所提算法的有效性。     

基于灰云和改进AHP的港口船舶应急疏散模型

为科学有效地制定大风天气下港口船舶应急疏散方案,降低疏散风险,建立基于灰云和改进层次分析法(Analytic Hierarchy Process,AHP)的船舶应急疏散模型。该方法用灰云模型取代传统的白化权函数,能有效反映疏散优先级信息的模糊性和随机性。采用三标度法构造判断矩阵,确定指标权重,指标权重计算过程被简化。根据船舶综合聚类结果将其归入预先设定的级别中,同一级别船舶疏散顺序依据具体情况确定。对天津港某港区24艘靠泊船进行模拟计算,结果验证了该模型的有效性。