[01215917]小型船舶电力推进系统谐波抑制装置的研发

电力推进船舶以其节能、环保、以及优良的操纵性能而得到航运界的认同和关注。但是电力推进系统的电动机直接驱动螺旋桨,电动机转速的控制由变频器实现。无论何种形式的变频器,变频过程中功率开关元件的导通和关断造成电流和电压脉动,成为电力推进系统的谐波污染源。谐波将导致电力系统供电质量下降、电动机发热加剧、控制系统的控制信号波形畸变造成控制不准确甚至误动作等,从而影响电力推进系统的运行性能。为此,电力推进船舶应尽可能减小或消除变频器谐波影响。特别是小型电力推进船舶,由于电网容量小,变频驱动功率相对较大,产生的谐波引起电网电压及电流波形的较大畸变,严重恶化船舶电网的电能质量,对电网的容量选择与安全造成很大的影响。所以对小型船舶电力推进系统的谐波抑制研究就显得更为重要。 在厦门市科技项目《小型船舶电力推进系统谐波抑制装置的研发》支持下,结合集美大学博士点建设项目《船舶综合电力推进科研平台》的平台研制,课题组在建立小型船舶电力推进系统谐波模型基础上,设计了无源滤波装置的拓扑结构,并进行基于遗传算法的无源滤波器参数优化,根据优化的LC参数开发了无源谐波抑制装置,实验验证该装置能有效抑制了（电力推进）船舶电力系统的5次、7次、11次和更高次谐波的影响,同时满足无功补偿和进入变频器的基波电压不低于380V的要求。仿真结果均优于国标和CCS规范的规定。 有源滤波具有高可控性和快速响应性,能够做到适时补偿,且不增加电网的电容元件,具有比无源滤波器更好的滤波效果和无可比拟的优越性,近年来有源滤波在国内陆上大电网不同电力系统中得到越来越多地的应用,但由于船舶电力系统具有强耦合、小电网、大负载等特点,船舶电网电压和频率参数波动频繁,如果直接采用陆上大电网频率不变的有源滤波技术来解决船舶电网的谐波问题,效果往往不佳并可能导致全船失电事故,适用于电力推进船舶小电网的有源滤波技术相关理论及控制方法的研究至今还未取得突破性成果。课题组针对独立小电网在负载变化大时严重影响电网频率的稳定,建立电网频率变化时有源滤波控制仿真模型,在不同电网频率下进行了仿真研究,结果证明该有源电力滤波控制策略能实时跟踪频率的变化,及时准确补偿谐波电流,提高小电网电能质量及可靠性。 本项目研究过程中申请发明专利1项和实用新型专利1项。 本项目研究的成果是绿色船舶的关键技术之一,能够有效改善船舶电网的电能质量,节约燃油消耗,促进航区航运经济科学合理地发展,具有非常积极的现实意义和良好的社会效益,在能源日益紧张的今天,具有较好的推广应用价值。 Power by YOZOSOFT