电气电子工程高级研究国际杂志
菜单类ISSNONLINE(2278-8875)PINT (2320-3765)
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船舶推进系统电气化混合电源系统激发所有海洋容器建模的兴趣混合电源系统可减少绿屋气体排放、燃料消耗和高效能管理,提高系统动态性能电电转换器渗透电源系统后,船上直接流分配系统提供更多优势,如空间、减重和弹性设备配置船上由同步生成器、能源存储系统、燃料电池、光电阵列和感应电动驱动器组成电力电子转换器通过详细模型建模机械组件建模数学分析方法混合电源系统间分享电量见MATLAB/Siminglink软件
关键字 |
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| 模拟系统、DC分布系统、详细建模、PVA模块和向量控制 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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I.导 言 |
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| 每一海船上都装有电气装置,从供电通信和监测系统、不同电机运行到高电源电源安装有可能控制电动机变速驱动大电场并配有紧凑、可靠和成本竞争性解决方案,电源推进新应用区出现使用推进系统电气化给我们带来优势,例如通过减少燃料消耗和维护提高生命周期成本、减少推进噪声和振荡、减少空间消耗等[3]-[5] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 今日所有电轮都由混合电源系统驱动混合电源系统使用低热量可再生能源生成电能[7]-[9]纸张混合电源系统集成主能和辅助能源以提供推力并同时激活船上电载燃气或柴油源归初级源管辖,既能驱动推载,也能载载荷燃料电池、照片电压和能源存储系统归辅助源管辖,辅助源仅参与提高船舶动态性能并加载系统 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 模型取自不同电机元件,包括同步电机反射系统、反转器、dc/d转换器、柴油引擎、推进器和轮流动学电流电子转换器建模详细建模,以提供有效解决办法和提高模拟速度模拟平台MATLAB/Simlink开发供系统级混合电船研究作为一项案例研究,海洋容器模拟不同运维模式模拟结果显示,两个柴油发电机、燃料电池单元、光电阵列和能量存储系统分享工具实用实用性,用于系统研究设计、评价、电源管理 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
二.系统特征概述 |
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| 整体系统单线图见以上Fig开工系统级船舶分配电源系统分析建模需要系统特征规定的具体特征系统内有机械电气组件 极异动态从极小时间常量电子开关不等,电动开关按纳秒顺序排列,到大时常量轮流水力演算达数十秒不等。电源电子转换器详细交换模型即为耳机第二,系统级研究系统状态大变异,小信号或线性平均无效,大型信号模型必须开发代之以第三,连接元素间的交互作用应包括在内,以使系统模型现实化。换句话说,每个元素一受连通元素影响,即应接收连通元素反应 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
三.电源交换器模拟 |
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| 电力电子化领域给电力产业技术带来巨大变化与轮值静态转换相比,效率更高、可靠性更高DC-DC转换器对船上混合电源系统能源管理非常突出[10]电流转换器用于dc分配系统从一个层次向另一个层次转移电压使用两种DC-DC转换器、推推转换器提升燃料电池模块生成电压和电池模块双向转换器 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| A.DC-DC引导转换器 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 提升dc转换器基本称推换器[10]构造电路图全桥推推转器显示于图图2上方可以看到当可控开关(Sc)处于con状态时,流水通过感应器并加载开关时关注电导电压并发电推推压电量取决于可控开关值周期 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| .b.DC-DC双向转换器 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 现有双向dc转换器大都归并到泛电路结构中,如上图所示3特征为电流进料或电压单向进料基于辅助能量存储器定位,双向dc转换器可归为bugs公牛类型是高压侧置放能量,推送类型是低压侧置放能量[11]高频变压器系统有吸引力分离源端和加载端,因为变压器可隔离电压源并提供阻抗匹配 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| C.同步机器分解系统 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 全世界几乎全部电源均由同步机驱动或由蒸气或液压涡轮或任何燃烧引擎驱动同步机是机械能转换电能原理方法[13]偏重dq模型消除推理依赖转子位置自转子场,d和q轴已对齐转子坐标中它只是需转换为转子坐标的电流电压、电流和通量连接[14]变换通过园变换实现,对电压、电流和通量连接有效 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 案例研究同步机整洁系统建模详解模型上图中还显示对更高加载量的阶梯变化响应(0.13/2013至0.228)4级类似步态修改下加量(2.836至1.28)则见上图5级详细模型中同步机建模比常量参数和变量参数平均值模型高精度 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 公元前装饰运动驱动器 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 上传电机驱动器工作马可变速度应用范围从分数马功率到多兆瓦感知运动驱动模型使用矢量控制法制作,尽管标量控制法易于实现,但由于固有联动效果反应迟缓,系统易不稳定矢量控制运动驱动器像单向退出dc运动驱动器[14] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
四.模拟VOLTAICARAY |
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| 照片电流太阳能电池正在成为可再生绿色能源源使用太阳能可减少燃料消耗和绿屋气体排放综合数组/并行合用光电电池,通常由下文图显示的简化等效电路模型表示6或方程3 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| QET=0.004和QET=0.06使用它获取模版单元格换环境温度Tx如果太阳辐照从Sx1增长到Sx2,细胞操作温度和流向也提高为新值使用校正因子可实现因太阳辐照而产生的这一变化 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Sc原创太阳辐照水平和Sx新水平CSI,CSI是细胞输出电压和流校正因子使用所有校正因子新输出电压VCX和相片流Iphx | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 上无图7是图图上图片电压阵列子模型八点八分 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
V级模型化元系统 |
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| 开工Propeller建模 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Propeller可建模实施叉路、推力和速度关系固定螺旋桨这些关系可表示如下eq10和eq.11[16] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 二叉船舶Hydro动态 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 容器流体运动模型可能复杂化,即动态定位目的[17]电源综合推进系统电源系统分析单维前移模型就足够了 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 因此,船舶可被视为惯性质量并加阻抗式拖动,螺旋推推Tp应用阻力阻力与船速Vs平方 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 3级柴油引擎 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 柴油引擎动态可按不同复杂度建模,视应用而定本文估计延时##和时常数#C[16]表示为14 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Tm生成托盘,Ky为托盘常量,Y为燃料索引(主管设置)。延时时间为连续柱射半段,可按eq计算15[37] | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| nm引擎旋转速度以[rps]和N为圆柱数时间常量由eq.16计算. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
六.系统拼接和结果 |
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| 下图9表示对MATLAB/Siminglink系统实施概述元素间接口双向表示连接元素间的交互这有助于不同类型电机元件间的接口系统不同部分参数在附录中提供表示模拟结果,本节研究包括高速(140rad/sec)、中速(70rad/se)和低速(30rad/sec)的帆船剖面图,带太阳模块或不带太阳模块 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 微博10(a)、(b)显示单位机械电量和终端电压微博11(a)、(b)显示单位机械电量和终端电压 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 微博12(a)显示驱动电流变异微博12(b)表示推进电机的实际速度和参考速度微博12(c)表示仿真时间感知电动机的螺旋参考力和电磁力力 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 首轮从零加速全速运行,审查电源系统对高压的反应,并由于启动电流期间高惯性抽取本循环运行高螺旋桨加速速度比轮船快得多,因为推进系统动态比轮船运动快得多,所以第一周期实际速度偏离参考速度,但在后期运行周期中,两种速度与小偏差相同。电磁托盘和实际电磁托盘推送电机小偏差从零到最大托盘值不等余下两个操作阶段在引用权令和实际权令间实现更好匹配 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 微博13至图16显示dc连接dc网格的不同单元电流高速140rad/sec推进系统需要最大量电量柴油发电机 燃料电池 和能源存储电源推进力随螺旋旋转速度和船速下降而大幅度下降 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 船速下降一半导致螺旋桨速度下降速度范围70拉特/秒,其中一台发电机(G2)关闭,电力主要由剩余发电机(G1)和燃料电池提供慢速度操作(30rad/sec)生成器G1同时关闭,电力主要由燃料电池和电池提供 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 微博17显示dc总线电压不变小滴微博18显示全加载全系统抽取电流电池充电状态保留在一定限度内实现之道是当SOC下界时启动闲置柴油发电机,当SOC超出上限时关闭活动式柴油发电机微博18显示SOC电压和电流Fig.20显示船舶辅助载荷和酒店载荷定值175hp,该值由常量dc电机负载模拟 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| .b.使用太阳能模块 增加太阳能模块提供超低排放操作模式,这在船舶低速接近/离港时很重要电压剖面图改善并增加太阳模块一些重要波形显示如下 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 微博22显示dc总线电压不变小滴我们可以观察电压剖面加增混合电源系统改善微博23图27显示连接dc网格的不同单元dc电流负载模式不变,电磁托盘、推力、辅助负电流和总负电流将保持上述案例显示的原样,不运行中的太阳模块 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 控件分享电压调控dc分配系统全电容器方法可以通过模拟程序测试和优化衍生模型和模拟平台可重组以协助设计、实施和控制全电容器d电系统实验搭建 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
七.结论 |
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| 模拟平台使用论文显示的不同组件衍生模型开发详细建模法用于建模所有电动电子转换器而不忽略系统动态行为观察系统瞬时行为全电轮导航剖面模拟结果和不同动态机电组件分享电量的方式大量减少绿屋气体排放和不可再生能源使用通过增加绿色能源实现,从而实现更好的能源管理并获取电压剖面图改善绿色电源极低排出像岸边 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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图一览 |
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引用 |
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