电压敏感型船舶负载用稳压装置及其控制策略研究

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随着自动化设备以及精密电子仪器在船舶上的广泛应用,对船舶电能质量的要求也日益提高,特别是计算机及通讯导航等电压敏感型设备(简称压敏负载)的普遍使用,若船舶电网电能质量过低,很容易造成压敏负载故障,导致参数测量发生偏差甚至无法实时反馈正确数值,对船舶各设备的实时监控以及通讯导航造成影响,严重时甚至会危及船舶及船员的安全。
  因此,本文以稳压设备为研究对象,根据陆用动态电压恢复器的基本结构及稳压过程基本原理,结合船舶电网的性能特征,设计适合船舶使用的稳压装置,保证压敏负载在船舶运行期间实时稳压。主要内容如下:
  1、介绍了动态电压恢复器在陆地上的研究及应用情况以及目前船舶上常用的稳压装置及存在的问题。通过将两者的综合对比,结合船舶电网性能特点,提出船用动态电压恢复器的设计思路。再根据陆用动态电压恢复器的基本结构及稳压过程基本原理,结合船舶电网的特征,建立船舶新型稳压装置的拓扑结构和数学模型,并对稳压装置的工作原理和控制模式做简单的介绍。
  2、针对在船舶电网母线汇流排处因大功率负载接入或恶劣工况而产生的瞬时电压波动现象,提出了两种电压补偿模式—无功补偿模式和有功补偿模式,以保证在电网母线汇流排处发生瞬时波动的情况下,短时间内恢复压敏负载端电压。针对两种电压补偿模式—无功补偿模式和有功补偿模式的工作原理、补偿范围、补偿策略等进行详细介绍。并在Matlab/Simulink纯数字仿真环境以及半实物仿真环境下对各补偿模式进行仿真验证。
  3、在稳压装置无需进行稳压工作的情况下,设计出利用其对蓄电池进行充电的新模式—充电模式,并对其工作原理和控制方式进行详细分析。在此模式下,稳压装置起整流器作用,从而将母线汇流排处三相电压整流成直流电压,为蓄电池充电。并通过仿真对各补偿模式进行实验验证。
  4、通过以上步骤的理论分析和仿真验证,证明本文所设计出的新型船舶稳压装置在电压跌落程度不同的情况下,两种补偿模式均可相应实现快速稳压;此外,还能实现在母线汇流排处电压正常情况下的反向充电。从而实现船舶航行期间压敏负载的稳定运行,保证船舶安全航行。
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