基于改进双环控制的低压多岸电电源设计方案研究

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随着世界贸易的发展和我国“一带一路”建设,国内航运规模越来越大,船舶靠港时使用船舶自带的柴油发电机造成的污染极大地影响了当地的环境。为解决这一问题,船舶靠港期间使用岸电电源为船上设备供电成为了一大研究热点。低压岸电电源的目标是将380V/50Hz的电能变频变压为船舶所需的440V/60Hz的电能。本文在背靠背双PWM变流器的基础上,设计改进双环控制方法对岸电电源进行控制,并对多岸电电源并联系统电压频率偏差进行二次控制。本文的主要研究内容如下:对单一岸电电源研究:在逆变器双环控制的基础上,对功率外环和电压内环进行优化改进。在功率外环中,在考虑线路阻抗的情况下,对功率计算模块进行重新分析,优化了计算方法。在下垂控制中,设计预同步环节和惯性环节,优化了船舶岸电的并网过程,提高了船舶岸电并网时的稳定性。在电压内环控制中,使用滑模变结构控制,提高了电流环对电流的跟踪能力和系统的鲁棒性。在MATLAB环境下,搭建了改进双环控制的控制模型,通过仿真验证了改进双环控制的谐波含量降低,船舶岸电并网的冲击电流减小,功率转移更为平滑。对多岸电电源研究:在多岸电电源并联的基础上,研究了并联系统会产生的电压和频率偏移问题。本文将多岸电电源系统设计为分层结构,根据有限时间一致性原理,设计电压控制器,对电压偏差进行校正。在下垂控制的基础上加入虚拟阻抗环,并模拟电力系统的频率二次控制,对并联系统的频率进行二次控制。通过MATLAB仿真,验证了二次控制方法能够基本消除电压和频率偏差。
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