隨著船舶綜合電力系統(tǒng)的發(fā)展,船用負(fù)載設(shè)備類型的增多導(dǎo)致交直流動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室無(wú)法真實(shí)模擬系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性。為研究和分析能量回饋型四象限電力電子負(fù)載船舶電力系統(tǒng)動(dòng)模實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用,通過(guò)分析四象限電力電子負(fù)載的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方式,在Matlab/Simulink仿真平臺(tái)和動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室中分別進(jìn)行了能量回饋型四象限電力電子負(fù)載相關(guān)功能試驗(yàn),并解決了電力電子負(fù)載接入帶來(lái)的系統(tǒng)振蕩問(wèn)題。仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明,能量回饋型四象限電力電子負(fù)載能夠模擬不同類型的負(fù)載以及不同電壓、功率等級(jí)的電源,并且在模擬負(fù)載時(shí),能夠?qū)⑽盏碾娔芨咝У胤答伝仉娋W(wǎng),不僅可以提高工作效率,還能夠起到節(jié)約電能的目的。 

【文章來(lái)源】：船舶工程. 2020,42(S1)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

四象限電力電子負(fù)載的基本原理2拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方法2.1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

能量回饋型四象限電力電子負(fù)載在船舶電力系統(tǒng)動(dòng)模試驗(yàn)中的應(yīng)用—325—際動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室設(shè)備容量搭建，設(shè)備主要參數(shù)為，同步發(fā)電機(jī)組380V/50Hz15kVA，四象限電力電子負(fù)載額定容量40kVA。圖4動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室電力系統(tǒng)仿真模型圖5表示空載時(shí)的電網(wǎng)電壓和電流波形，從圖5中可看到柴油發(fā)電機(jī)組電壓波形呈現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的三相正弦波。圖6～圖8分別在有功功率3kW設(shè)定值下，完成了功率因數(shù)1.00、0.90、0.83的測(cè)試結(jié)果，電力系統(tǒng)的電壓、電流及功率變換情況如圖6～圖8所示，其中，橫坐標(biāo)表示時(shí)間，縱坐標(biāo)表示電壓、電流與功率的幅值大校觀察圖6發(fā)現(xiàn)，電感電流實(shí)際值能夠完整地跟隨電流參考值，并且隨著有功功率的增加，系統(tǒng)電流保持與電網(wǎng)電壓同相位，負(fù)載呈現(xiàn)純阻性。如圖7所示，隨著無(wú)功指令值的給定，電流相位從與電網(wǎng)電壓同相位移動(dòng)到超前電網(wǎng)電壓φ角，另外，實(shí)際測(cè)量的有功功率和無(wú)功功率值與設(shè)定值相同。圖7所示的電流滯后于電網(wǎng)電壓φ′角，此時(shí)負(fù)載呈現(xiàn)為感性，功率的動(dòng)態(tài)變換滿足設(shè)定值要求，并且在功率變換時(shí)，系統(tǒng)沒(méi)有出現(xiàn)抖動(dòng)，能夠平穩(wěn)的進(jìn)入下一個(gè)穩(wěn)態(tài)。上述仿真表明，從發(fā)電機(jī)輸出端口來(lái)看，接在電網(wǎng)上的四象限電力電子負(fù)載能夠同接干式負(fù)載具有一樣的電壓-電流特性，因此完全可以用四象限電力電子負(fù)載替代真實(shí)負(fù)載進(jìn)行試驗(yàn)。圖5空載情況下，電網(wǎng)電壓、電流值a)電流參考值與測(cè)量值b)功率實(shí)際值c)電網(wǎng)電壓實(shí)際值圖6負(fù)載情況下，電力系統(tǒng)電壓、電流、功率變化情況（有功3kW，功率因數(shù)1.00）a)電流參考值與測(cè)量值b)電壓和電流實(shí)際值c)?

能量回饋型四象限電力電子負(fù)載在船舶電力系統(tǒng)動(dòng)模試驗(yàn)中的應(yīng)用—326—a)電壓和電流實(shí)際值b)功率實(shí)際值圖8負(fù)載情況下，功率與電網(wǎng)電壓、電流實(shí)際值（有功3kW，功率因數(shù)0.83）3.2在船舶電力系統(tǒng)動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用本節(jié)以理論研究與仿真研究為基礎(chǔ)，在船舶電力系統(tǒng)動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證能量回饋式四象限電力電子負(fù)載功能，動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室設(shè)備包括額定功率為15kVA的電動(dòng)發(fā)電機(jī)組、干式負(fù)載、配電板以及四象限電力電子負(fù)載，實(shí)驗(yàn)室情況見(jiàn)圖9。圖9船舶電力系統(tǒng)動(dòng)模實(shí)驗(yàn)室首先，對(duì)能量回饋式四象限電力電子負(fù)載模擬電源，干式負(fù)載功率設(shè)置為15kVA、功率因數(shù)0.9，試驗(yàn)波形見(jiàn)圖10a)，從圖10a)可看出，作為電壓源時(shí)，四象限電力電子負(fù)載能夠維持電網(wǎng)電壓在380V，電流滯后電壓一定相角。然后，將能量回饋式四象限電力電子負(fù)載設(shè)置為負(fù)載模式，測(cè)試其在不同有功功率、功率因數(shù)設(shè)置下的電壓、電流波形以及系統(tǒng)穩(wěn)定性。圖10b)為四象限負(fù)載在有功功率設(shè)定值為5kW、功率因數(shù)0.8時(shí)的電壓與電流波形，觀察發(fā)現(xiàn)，電流滯后電壓一定相角，另外，通過(guò)電能質(zhì)量分析儀分析電壓、電流畸變率較低，電流波形能夠呈現(xiàn)完整的正弦波。圖10c)測(cè)試了有功功率設(shè)定值為5kW、功率因數(shù)為0.7的電壓與電流波形，分析圖中必須發(fā)現(xiàn)，電流能夠穩(wěn)定的調(diào)節(jié)至電流參考值大小和相位，能夠保持超前電網(wǎng)電壓一定相角，并且負(fù)載特性呈現(xiàn)容性。圖10d)測(cè)試了電壓與電流同相位時(shí)的波形，電流能夠按照設(shè)定值保持與電網(wǎng)電壓同相位，使四象限負(fù)載呈現(xiàn)純阻性。a)負(fù)載功率15kVA、功率因數(shù)0.9b)有功功率5kW、功率因數(shù)設(shè)定值0.8c)有功功率5kW、功率因數(shù)0.7d)?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]ZVZCS電子負(fù)載的實(shí)現(xiàn)[J]. 崔莉,劉志剛,李寶昌.  電子工程師. 2002(11)

博士論文
[1]基于PWM技術(shù)的電子負(fù)載及其在電力系統(tǒng)動(dòng)模實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用[D]. 姜桂秀.天津大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于背靠背結(jié)構(gòu)三相電力電子負(fù)載的研究[D]. 丁學(xué)超.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[2]交流電子負(fù)載在功率負(fù)荷動(dòng)態(tài)模擬實(shí)驗(yàn)中的設(shè)計(jì)與研究[D]. 韋映川.蘭州交通大學(xué) 2013
[3]能饋型交流三相電力電子負(fù)載的設(shè)計(jì)與研究[D]. 馬坤.華中科技大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3230452