隨著船舶綜合電力系統(tǒng)的發(fā)展,船用負載設(shè)備類型的增多導(dǎo)致交直流動模實驗室無法真實模擬系統(tǒng)動態(tài)特性。為研究和分析能量回饋型四象限電力電子負載船舶電力系統(tǒng)動模實驗的應(yīng)用,通過分析四象限電力電子負載的拓撲結(jié)構(gòu)和控制方式,在Matlab/Simulink仿真平臺和動模實驗室中分別進行了能量回饋型四象限電力電子負載相關(guān)功能試驗,并解決了電力電子負載接入帶來的系統(tǒng)振蕩問題。仿真和試驗結(jié)果表明,能量回饋型四象限電力電子負載能夠模擬不同類型的負載以及不同電壓、功率等級的電源,并且在模擬負載時,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。 

【文章來源】：船舶工程. 2020,42(S1)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

四象限電力電子負載的基本原理2拓撲結(jié)構(gòu)及控制方法2.1拓撲結(jié)構(gòu)

能量回饋型四象限電力電子負載在船舶電力系統(tǒng)動模試驗中的應(yīng)用—325—際動模實驗室設(shè)備容量搭建，設(shè)備主要參數(shù)為，同步發(fā)電機組380V/50Hz15kVA，四象限電力電子負載額定容量40kVA。圖4動模實驗室電力系統(tǒng)仿真模型圖5表示空載時的電網(wǎng)電壓和電流波形，從圖5中可看到柴油發(fā)電機組電壓波形呈現(xiàn)標準的三相正弦波。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，橫坐標表示時間，縱坐標表示電壓、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，負載呈現(xiàn)純阻性。如圖7所示，隨著無功指令值的給定，電流相位從與電網(wǎng)電壓同相位移動到超前電網(wǎng)電壓φ角，另外，實際測量的有功功率和無功功率值與設(shè)定值相同。圖7所示的電流滯后于電網(wǎng)電壓φ′角，此時負載呈現(xiàn)為感性，功率的動態(tài)變換滿足設(shè)定值要求，并且在功率變換時，系統(tǒng)沒有出現(xiàn)抖動，能夠平穩(wěn)的進入下一個穩(wěn)態(tài)。上述仿真表明，從發(fā)電機輸出端口來看，接在電網(wǎng)上的四象限電力電子負載能夠同接干式負載具有一樣的電壓-電流特性，因此完全可以用四象限電力電子負載替代真實負載進行試驗。圖5空載情況下，電網(wǎng)電壓、電流值a)電流參考值與測量值b)功率實際值c)電網(wǎng)電壓實際值圖6負載情況下，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)電流參考值與測量值b)電壓和電流實際值c)?

能量回饋型四象限電力電子負載在船舶電力系統(tǒng)動模試驗中的應(yīng)用—326—a)電壓和電流實際值b)功率實際值圖8負載情況下，功率與電網(wǎng)電壓、電流實際值（有功3kW，功率因數(shù)0.83）3.2在船舶電力系統(tǒng)動模實驗室的應(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)動模實驗室中驗證能量回饋式四象限電力電子負載功能，動模實驗室設(shè)備包括額定功率為15kVA的電動發(fā)電機組、干式負載、配電板以及四象限電力電子負載，實驗室情況見圖9。圖9船舶電力系統(tǒng)動模實驗室首先，對能量回饋式四象限電力電子負載模擬電源，干式負載功率設(shè)置為15kVA、功率因數(shù)0.9，試驗波形見圖10a)，從圖10a)可看出，作為電壓源時，四象限電力電子負載能夠維持電網(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載設(shè)置為負載模式，測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)為四象限負載在有功功率設(shè)定值為5kW、功率因數(shù)0.8時的電壓與電流波形，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，并且負載特性呈現(xiàn)容性。圖10d)測試了電壓與電流同相位時的波形，電流能夠按照設(shè)定值保持與電網(wǎng)電壓同相位，使四象限負載呈現(xiàn)純阻性。a)負載功率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】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于PWM技術(shù)的電子負載及其在電力系統(tǒng)動模實驗中的應(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)三相電力電子負載的研究[D]. 丁學(xué)超.哈爾濱工程大學(xué) 2016
[2]交流電子負載在功率負荷動態(tài)模擬實驗中的設(shè)計與研究[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載的設(shè)計與研究[D]. 馬坤.華中科技大學(xué) 2011



本文編號：3230452