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。     

超级电容储能在船舶中压直流系统能量管理中的应用

为使大功率脉冲负载能够安全地接入船舶中压直流系统,平滑需求脉冲功率,减小脉冲负载造成的母线电压巨幅振荡,提高能量利用率,在对双有源全桥变换器进行输入并联输出串联（Input Parallel Output Series, IPOS）模块化设计的基础上,针对船舶中压直流系统脉冲负载,建立超级电容储能系统.为防止超级电容出现过度充电及过度放电的现象,最大限度地利用其容量,提出最小值功率控制策略.应用MATLAB/Simulink对超级电容正常工作、过度充电和过度放电3种情况进行仿真.仿真结果表明：最小值功率控制策略能够明显减小大功率脉冲负载造成的母线电压巨幅振荡,对超级电容端电压最大值及最小值实现精确限制.     

中压混合型模块化多电平变换器的载波移相调制策略

由于半桥子模块与全桥子模块的载波移相调制策略不同,两者混合而成的模块化多电平变换器(modular multilevel converter, MMC)不能直接沿用原来的调制策略;在船舶中压直流电力系统中,由于变换器模块数较少,交流输出电压的波形质量相对较差。基于上述原因,通过载波相位角的合理配置,提出一种改进型载波移相调制策略。该策略不仅能够增加交流输出电压的电平数,而且不局限于某种特定的拓扑结构。通过仿真验证其有效性和通用性,验证结果显示它是一种适用于中压混合型MMC的通用调制策略。     

船舶电力系统参数测量的应用和故障诊断

提出把船舶电力系统作为船舶发展过程中的一个重要组成部分来认识，描述了实际应用中占大多数的船舶电站的结构，并提及了船舶电网的特殊性，即其柔性功能及所存在的大量的扰动因素。文章着重讨论了参数测量的利用、诊断对船舶安全和船舶电力系统的有效运行所起的重要作用，指出了这些测量的特性，同时还提出了实现参数测量的进一步利用及用于故障诊断的基本设备和系统设想。笔者不仅叙述了上述内容在现阶段所取得的成就，而且还指出了其发展趋势。     

基于DAB变换器的舰船中压直流混合储能系统端电压限制

为解决脉冲负载投切对舰船中压直流(medium voltage direct current,MVDC)电力系统的冲击,引入基于双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器的锂电池-超级电容混合储能系统。鉴于传统功率分配策略无法实现对超级电容端电压的主动限制的缺点,引入混合储能系统功率比的概念,建立锂电池功率传输与超级电容功率传输之间的联系;结合DAB变换器电压变比匹配度,提出一种新型动态补偿功率分配策略;采用直接功率控制在MATLAB/Simulink中进行仿真。结果表明,这种策略能有效平复脉冲负载投切对直流母线的冲击,实现闭环功率分配,对超级电容端电压进行主动限制,从而新型动态补偿功率分配策略的有效性得到验证。     

基于能量管理的船舶电力监控系统

为实现船舶电力系统的能量管理,采用施耐德M340可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller, PLC)和DEIF并车保护单元(Protection and Paralleling Unit,PPU)以及MODBUS串行通信网络,构建船舶电力监控系统.该系统为3层结构:上层为计算机,中间层为M340 PLC,下层为PPU和小触摸屏.上层与中间层之间采用TCP/IP总线,中间层与下层之间采用MODBUS总线.该电力监控系统软件包括同步合闸子程序、能量管理子程序、重载询问子程序和轻载解列子程序等.     

基于MMC的虚拟同步发电机技术在船舶与岸电无缝并网中的应用

鉴于船舶与岸电在并网时存在较大冲击电流,以及模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)控制的岸电离网运行时对突发状况响应速度较慢的问题,采用改进的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)技术结合模型预测控制(model predictive control, MPC)算法,对岸电电源输出电流、环流、子模块电容电压进行分层预测控制,实现船舶与岸电的无缝并网。采用MATLAB/Simulink建立MMC VSG并网仿真模型,模拟船舶与岸电并网及突加负载等工况。对所提出的控制策略和算法的有效性进行验证,结果表明,利用所提出的控制策略能实现VSG离网与并网的无缝切换;与经典控制方法相比,所提出的控制策略的动态响应速度提升了5倍。     

一种船舶电站劣化分析的新方法

在讨论船舶电站工作状态的基础上，提出了局部故障变化率的新概念，并建立了船舶电站劣化分析的新模型。最后，介绍了实船应用问题。     

船舶混合动力系统双向DC/DC变换器模糊PID控制

为提高船舶混合动力系统中双向DC/DC变换器的性能,通过分析混合动力系统工作模式,设计出船舶混合动力系统双向DC/DC变换器仿真模型.基于此,提出该变换器模糊PID控制方法.采用单个模糊PID补偿环节实现了Bi Buck/Boost DC/DC变换器的稳定输出.仿真结果表明：模糊PID控制能有效提高系统抗干扰能力,保证双向DC/DC变换器具有良好的动态性能和稳态性能.     

Computer-aided system for hazard zone identification in ship power plants

The most dangerous places in ships are their power plants. Particularly, they are very unsafe for operators carrying out various necessary operation and maintenance activities. For this reason, ship machinery should be designed to ensure the maximum safety for its operators. It is a very difficult task. Therefore, it could not be solved by means of conventional design methods, which are used for design of uncomplicated technical equipment. One of the possible ways of solving this problem is to provide appropriate tools, which allow us to take the operator's safety into account during a design process, especially at its early stages. A computer-aided system supporting design of safe ship power plants could be such a tool. This paper deals with developing process of a prototype of the computer-aided system for hazard zone identification in ship power plants.     

船舶电力系统3相短路故障仿真

为给船舶电力系统的设计、调试和各种故障试验提供一种有效且经济的手段,在全电力推进船舶电力系统数学模型的基础上,应用MATLAB/SIMULINK搭建船舶电力系统动态数字仿真平台,仿真主推进电机输入电缆3相短路故障,记录推进电机的电流、电压和转速等动态曲线及发电机的励磁电流、励磁电压、电流、电压和转速等动态曲线.结果表明,建立的数字仿真平台可以对船舶电力系统故障进行有效动态及稳态仿真模拟,可对船舶电力系统的故障动态研究提供参考.     

基于PowerLogic系统构架的船舶自动化电站监控系统

为了有效地管理和监控船舶电站的工作状态,提高电站的稳定性和可靠性,采用施耐德PowerLogic系统构架组建船舶电站监控系统,实现船舶电站监管控一体化.设计触摸屏监视界面、电能质量分析界面和Web远程监视界面,并设计监控系统的控制电路.整个监控系统的以太网与现场总线通信程序采用PLC实现.在交流380 V/50 Hz船...