电力推进船舶电网提高电能质量方法研究

本文首先介绍了电力推进船舶的电网特点及其电能质量的现状,说明了电力推进船舶针对电网电能质量进行改善的必要性。然后分析了当前电力推进船舶电网电能质量改善的方案。最后提出了一种用于电力推进船舶电网进行无功补偿与谐波抑制的新方案―APFCC/APF/PF电路(混合有源功率因数校正和滤波电路),并通过仿真实验证明了采用该方法能够有效提高电力推进船舶电网的电能质量。     

基于新型磁场-电路耦合法的集成滤波电感变压器及滤波系统仿真建模

在电路建模方面,集成滤波电感变压器缺少能完善其表达电量特性的器件,且其建模方式复杂、计算步骤和计算时间冗长。为此,提出了一种利用电感矩阵作为中间桥梁的新型磁场-电路耦合法。首先分析了集成滤波电感变压器的绕组结构;然后以求解数学模型的方式,分析了新型磁场-电路耦合法的实际数学计算过程,并列写多种工况下的变压器端口条件;最后以容量为300 k VA的舰船用集成滤波电感整流变压器及滤波系统为例,开展了仿真研究。通过对实际系统的运行测试发现,所有参数的仿真误差均在7.5%以内,所提出的方法能准确地模拟集成滤波电感变压器的实际运行状态,且耗时短、计算精度高。结果表明基于新型磁场-电路耦合法的集成滤波电感变压器及滤波系统仿真建模方法具有良好的工程应用与推广价值。     

变压器集成滤波装置紧凑化设计方法

提出一种采用紧凑设计方法的变压器集成滤波装置，并基于该滤波装置构建新型12脉波供电系统，该新型供电系统具备电气装备高集成度和高质高效供电的显著特点，适合于船舶电力推进系统或城市轨道牵引供电系统等设备安装空间受限和对电能质量有较高要求的场合。首先，介绍电抗集成型感应滤波变压器及其构建的供电系统，建立简化电路模型，揭示该装置的滤波机制和阻抗约束条件；其次，兼顾绕组阻抗约束和变压器尺寸优化，在近似零阻抗范围内搜寻，并确定变压器最小径向尺寸；然后，通过分析集成电抗感值计算方法，给出其感值分布区间；最后，试制滤波装置样机，实验测试说明理论分析的可行性和有效性。     

基于磁环的推进变压器传导电磁干扰抑制研究

针对船舶电力推进系统产生的高频传导电磁干扰信号,通过推进变压器传至船舶干网,进而影响雷达、声呐等设备正常使用的情况,提出了在推进变压器阀侧加入抗干扰磁环抑制传导电磁干扰的方法。分析了磁环抑制高频噪声的机理,采用了一种新方法,对变压器加入磁环后的高频噪声抑制效果进行了测定。实验结果表明将磁环应用于推进变压器中,线路中的传导电磁干扰将明显降低。     

整流变压器无源滤波优化设计

提出了一种工程用铝电解整流变压器第三绕组无源滤波设计方法。首先对电网、变压器进行等效变换,得到电解铝供电的等效模型,其次,考虑变压器阻抗、电容器的工程参数及厂家要求,以安装容量最小为目标函数,通过Matlab仿真软件进行寻优计算,得到满足IEEE std519-1992谐波标准及无功补偿要求的铝电解无源滤波方案参数。通过算例计算结果,证明本方法可行。     

基于调谐技术的谐波电能提取利用装置

提出一种新型的基于基波磁通补偿原理与调谐滤波技术相结合,通过三绕组变压器在不取用基波功率的前提下获取电网中谐波电能的装置。通过合理设计变压器的3个绕组阻抗参数,使变压器原边与串联阻容电路形成调谐电路,从而使电网中的谐波电能流入变压器的原边。变压器三次侧绕组根据基波磁通补偿原理消除谐波电能中的基波无功;使二次侧绕组提取到不含基波无功的谐波电能,并经过变频装置变为可直接利用基频电能。在此基础上,利用Matlab对其稳态特性进行了仿真研究,并与直接滤波效果进行了对比,证明该原理的正确性。     

基于新型换流变压器的直流输电系统滤波装置

提出一种利用变压器耦合绕组的安匝平衡作滤波机理的新型滤波方式,描述了该滤波方式的原理、接线及实现特点.通过对一具体的整流侧采用新型换流变压器、逆变侧采用传统换流变压器的直流输电系统滤波与无功补偿装置的综合设计与仿真实验,对比分析新型滤波方式与传统无源、有源滤波方式在滤波器设计难易程度、滤波效果、对换流变压器及交直流系统影响上的差异.算例结果与仿真分析表明:新型滤波方式开发了变压器的滤波潜能,采用无源滤波的相似设备达到了有源滤波的相似效果,大大降低了谐波与无功对换流变压器的不良影响,改善了换流桥交流阀侧的电压与电流波形,在直流输电系统各个方面均体现出其独特的优越性.     

带螺旋桨负载的永磁电机DTC-SVM研究

在分析电力推进船舶中推进电机-永磁同步电机（PMSM）的数学模型的基础上，提出直接转矩控制空间电压矢量调制（DTC-SVM）方法，并在MATLAB／Simulink环境下建立了永磁电机DTC-SVM仿真模型。最后，结合电力推进系统中螺旋桨负载特性对推进电机的调速性能进行了仿真。结果表明，永磁电机DTC-SVM较传统的DTC转矩脉动大幅减小，且起动加速过程有良好的响应特性。     

新型换流变压器的谐波电流分析与计算

介绍了一种新型换流变压器,利用新型换流变压器绕组接线的特点,提出了一种全新的滤波和无功补偿方案。简要分析了新型换流变压器谐波屏蔽原理。针对高压直流输电系统中谐波分布的特点,对基于新型换流变压器的直流输电系统中绕组及滤波支路谐波电流进行了详细的分析计算,通过对比仿真结果,表明了谐波电流理论分析计算的正确性,为新型换流变压器绕组线规的选择及滤波器参数设计提供了科学数据。     

变压器感应滤波技术的发展现状与应用前景

不同于现有的无源滤波与有源滤波,本文提出了一种新型感应滤波技术,其特点是发掘供电变压器的电磁潜能,利用内部耦合绕组在谐波频率下的安匝平衡作用,力求把谐波隔离在二次绕组并就近抑制,避免谐波流窜至一次侧电网而扩大污染和危害,并可有效削弱谐波磁势对供电变压器所产生的不良影响.本文介绍了采用变压器感应滤波技术所开发出的三种类型的新型供电变压器,辩证地阐述了其内部之间的联系及相关的技术实施特点,并对其研究进展和产业化应用情况进行了综述,最后总结了新型滤波技术的实用意义及其应用前景.本文采用系统化分析方法,对变压器感应滤波技术进行了系统的研究,并通过对各种模型试验和样机挂网测量数据的分析,验证了新型感应滤波技术所具有的良好的谐波屏蔽效果.     

全电力推进船舶电力系统的数字仿真

随着新技术、新设备的广泛应用,由于全电力推进的船舶电力系统与陆地电力系统的差别,需要对全电力推进的船舶电力系统进行建模与数字仿真.本文研究了采用全电力推进的船舶电力系统的数学模型,并利用Matlab初步实现了该系统的数字仿真.仿真采用了分层结构和模块化设计,具有进行船舶电力系统的稳态、动态仿真以及交流系统谐波分布计算的功能,算例证明了该仿真模型和方法的正确性.     

电力电子在舰船电力系统中的典型应用

近年来,电力电子技术得到了迅速的发展,越来越广泛地应用于舰船电力系统领域.本文列举了电力电子在舰船高速感应发电机静止励磁系统、静止式电能变换系统、直流区域配电系统以及电力推进系统中的典型应用,并对后续加快电力电子技术的发展提出了几点建议.     

舰船交流电力推进系统PWM方式的比较

交流电力推进系统的设计需满足高效率、低谐波和低噪声的要求.本文介绍了推进电机变频调速技术中正弦脉宽调制(SPWM)和空间矢量脉宽调制(SVPWM)的生成原理,讨论了实际舰船推进应用中死区时间的插入以及过窄脉冲的处理方法,在此基础上利用数字信号处理器(DSP)TMS320LF2407A进行了实现,并对实验所得波形的谐波含量进行了计算与比较分析.实验结果表明,与SPWM相比,SVPWM具有谐波畸变率低、开关损耗小以及电压利用率高等优点,为舰船交流变频推进系统的PWM方式提供了一种解决方案.     

新型整流变压器及其滤波系统的运行参数特性分析

新型整流变压器及其滤波系统由网侧、阀侧绕组,独立滤波绕组及与之相连的滤波器组构成,其特殊的滤波支路能够在滤波和无功补偿的同时改善变压器的运行特性。首先推导以谐波抑制因子为表达方式的谐波电流抑制模型以考察谐波传递情况;然后构建网侧绕组电流和负载电流之间的数学关系,藉此研究无功补偿特性,并分析相关的运行参数;之后建立阀侧电压与网侧电压的数学关系,以研究滤波器对阀侧电压的影响。理论分析表明,新型整流变压器及其滤波系统可以有效抑制谐波,降低网侧电流和视在功率,提高网侧功率因数并增加负载电压。实际应用在工业直流供电系统中的新型整流变压器的现场实测结果,验证了理论分析的正确性。该文更全面地揭示了新型整流变压器能改善整流系统的运行特性,所推导的数学模型将为新型整流变压器在降噪节能等方面的进一步研究提供理论依据。     

Warship wonder

Alongside the USA Navy's DD (X) destroyer scheduled for service in 2011, the type 45 destroyer will be the first major class of ship to be equipped with a high performance integrated full electric power and propulsion system. Their launches signify a new era for naval engineering, but what, the author asks, does the future hold for power and propulsion systems in warships?.     

基于感应滤波的大功率整流系统原理分析及综合节能设计

针对现有大功率工业晶闸管整流系统谐波污染严重和损耗大的现状,提出了一种基于感应滤波的新型绿色节能直流供电系统。该直流系统以新型整流变压器为核心,通过滤波绕组及外接LC全调谐支路构成谐波抑制回路,实现就近的谐波抑制和无功功率补偿。不同于传统的无源和有源滤波技术,该滤波方案能大大降低变压器铁心的谐波磁通,具有良好的滤波和节能效果。本文在滤波原理分析的基础上,从综合节能的角度,在系统及其关键部件的节能设计、谐波就近抑制节能以及无功功率就近补偿节能三个方面对新型直流供电系统的节能进行综合设计和分析。工程实例证明了其具有良好的谐波抑制和节能效果。     

船舶电力推进永磁容错电机模糊自适应PI控制

永磁容错电机(FTPMM)综合了永磁同步电机和开关磁阻电机的优点,可作为电推船的推进电机。在研究船用FTPMM结构及数学模型的基础上,对电机采用模糊自适应PI控制。误差大时,增加误差控制作用的权重,提高系统响应速度;误差小时,增加误差变化量控制作用的权重,使系统尽快进入稳态。通过仿真对比分析了模糊自适应PI控制策略相较于普通PI控制的优越性,并验证了其在船舶电力推进系统中应用的可行性。     

基于基波磁通补偿的串联混合型APF滤波特性分析

在基于基波磁通补偿的串联混合型有源电力滤波器(APF)中,由脉宽调制逆变器实现了一个受控基波电流源.串联变压器一次侧的系统电源与系统阻抗、无源滤波器和非线性负载共同作用,使串联变压器二次侧端口呈现一个谐波干扰电压,导致逆变器输出电流中含有一定谐波,影响了滤波器的滤波效果.文中以脉宽调制逆变器为核心,建立了滤波器的数学模型,并对其滤波特性进行了分析.提出了改善其滤波效果的3项有效措施,即适当增大逆变器输出滤波电感、合理选择串联变压器原副方变比、采用电压前馈控制技术.设计了一套基于数字控制的10 kVA APF样机,实验结果证明了原理分析的正确性.     

新型直流输电系统故障恢复特性

为了解不同无功补偿方式对交流系统强度的不同影响度,提出了一种自耦补偿与谐波屏蔽的新型换流变压器,其结构特点在于换流变压器阀侧角接三角形绕组端部引出抽头接辅助滤波兼无功补偿装置,有效的将谐波抑制于阀侧并部分的补偿换流器所消耗的无功功率,在此基础上建立了一种新型的直流输电系统。对新系统和目前广泛使用的无功补偿设备在HVDC故障恢复过程中作用的仿真分析结果表明,新型换流变压器能够增强交流系统,故障切除后HVDC可以较快的恢复,提高了输电系统运行的安全稳定性。