舰船综合电力系统逆变器并网技术研究

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随着大容量电力电子、人工智能等技术的快速发展,舰船综合电力系统凭借着其更高的运行效率、更好的机动性、更强的隐蔽性等优点,已逐渐成为当前舰船电网的主要趋势。其中,舰船低压电网主要是将中压直流通过逆变器后,与辅助发电机、岸电电源共同为舰船上低压设备提供电能。但是由于舰用电网与陆地电网在能量密度与设备运行环境上存在显著的差别,陆地电网的并网策略很多都无法在舰用电网中复现,所以为了保障低压电网供电的稳定,需要对舰用三相逆变器的控制及其并网技术进行研究与优化。
  本文以舰用三相逆变器作为主要研究对象,对舰船综合电力系统逆变器并网技术开展针对性的研究。并网技术以舰用逆变器的数学模型为基础,采用基于虚拟阻抗的改进下垂控制技术,实现舰用逆变器的调频调压以及功率分配,再根据逆变器并网中包含的两台逆变器并联、逆变器与辅发并网、逆变器与岸电切换这三种工况,分别设计相应的并网流程,优化并网中的通信技术,并设计并网控制器,最后通过试验验证,完成对舰船综合电力系统逆变器并网技术的研究。本文关键研究内容小结如下:
  引入了坐标变换分析来建立三相逆变器数学模型,并且对数学模型进行了电压电流双闭环的解耦处理,推导出了解耦之后电压电流的等效框图,根据等效框图建立了单台逆变器仿真模型。
  针对逆变器并网三种工况并网策略的一致性,通过两台逆变器的并联模型,对基于虚拟阻抗的下垂控制策略进行研究,并提出借助CAN通信的手段,在线分配无功功率,对并网策略进行优化。根据在网设备的特点,分别设计各自的流程并加以介绍。针对逆变器并网通信易受干扰问题,分析其干扰产生的原因,并提出从干扰源、耦合路径和敏感设备这三个方面对电磁干扰进行抑制。
  对舰用逆变器并网控制器的硬件设计与软件构造做了介绍,说明了该控制器在整个舰船综合电力系统中的地位与作用,以及该控制器与其他设备数据交互的方式。
  基于某舰船实验平台,对上述逆变器并网策略与并网流程进行试验验证,利用高精度的数据采集系统得到了一系列的电压电流数据,并且绘制成图形分析试验结果。
  
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