中压船舶电源系统研究文献综述

 2023-08-11 10:18:11
  1. 选题背景和意义:

当前,国内船舶低压配电系统技术和设备制造技术已非常成熟。随着舰船及海洋工程平台电力系统容量的不断增大,低压配电系统在经济型、实用性及容量极限能力上均难以满足需要,特别是舰船电力推进技术的迅猛发展,以往船舶所采用的低压系统的极限容量以及经济性和实用性均难以满足要求。采用中压配电系统已是必然的趋势,这样才有可能解决电力系统向大容量发展所带来的低压系统无法克服的各种实际问题。

在中压系统中,中压配电设备是整个系统的核心。在国内,由于缺乏相关的关键技术和必要的检测、验证能力,即使在生产加工设备、生产工艺等方面已基本可以满足中压电气设备生产的要求,由于舰船电力系统是一个有限空间内大容量的独立电网,其配电系统与其他陆上常用的系统存在巨大差异,国内中压船舶配电技术起步晚,中国的市场额被国外占领。这种情况严重制约了中国船舶配套产业在国际上的竞争力,极大限制我国国防以及海洋工程的发展。

由此可见,大力发展中压船舶配电系统,不仅在船舶建造方面可以大大提高建造效率以及质量,也可以提高中国船舶制造在国际上的竞争力。

  1. 文献综述(或调研报告):

当前,国内船舶低压配电系统技术和设备制造技术已非常成熟。随着舰船及海洋工程平台电力系统容量的不断增大,低压配电系统在经济型、实用性及容量极限能力上均难以满足需要,特别是舰船电力推进技术的迅猛发展,以往船舶所采用的低压系统的极限容量以及经济性和实用性均难以满足要求。采用中压配电系统已是必然的趋势,这样才有可能解决电力系统向大容量发展所带来的低压系统无法克服的各种实际问题。

在中压系统中,中压配电设备是整个系统的核心。在国内,由于缺乏相关的关键技术和必要的检测、验证能力,即使在生产加工设备、生产工艺等方面已基本可以满足中压电气设备生产的要求,由于舰船电力系统是一个有限空间内大容量的独立电网,其配电系统与其他陆上常用的系统存在巨大差异,国内中压船舶配电技术起步晚,中国的市场额被国外占领。这种情况严重制约了中国船舶配套产业在国际上的竞争力,极大限制我国国防以及海洋工程的发展。

一般来说,电力船舶的研究涉及的领域是很广的。该项研究已经被IEEE技术活动委员会确定为一个新兴领域,它面临着许多挑战。近年来,IEEE主办的电力船舶技术研讨会已经开始作为一个一年两次的活动,将专家聚集在一起,分享技术发展的成果。针对船舶的电力电子设备开发和中压直流配电制定了不同的标准。

船舶电力系统是现代船舶不可缺少的核心系统之一。随着科技进步及航运业的发展,对船舶电力系统建模与仿真需求也越来越大。一方面,由于船舶供配电系统控制与管理的复杂度和自动化程度越来越高,进行船舶电力系统的建模仿真研究对确保船舶安全、经济航行具有重要意义川;另一方面,源于对船舶轮机员及航海院校学生进行船舶自动化电站培训的需求,运用电站模拟系统进行培训具有效率高、费用低的优点。所以,世界各国都在加强对船舶电力系统建模和仿真的研究。

一条新造船舶的电力系统设计方案在正式实施之前要进行一系列评估,包括静态特性、动态特性以及安全特性等。还必须完成电力系统各参数的整定,对故障工况进行模拟。这些操作具有高危险性、高成本性以及不环保性。船舶电力系统的建模仿真可以弥补这些不足,用建模仿真方法可以安全高效地完成设计方案的验证,以及典型工况和故障的模拟。

  1. 课题关键问题及难点:
  2. 建模环节:中压船舶电源系统较为复杂,要对其中的柴油机、同步发电机、变压器以及负载分别进行建模,之后将它们整合起来。由于知识储备的不完善,需要在查阅大量资料后完成建模工作。
  3. 仿真准备环节:在仿真开始前,进行发电机组的调压调速性能验证,以方便在之后的 实验顺利进行。
  4. 仿真环节:进行中压船舶典型工况仿真,包括发电机空载启动、单机投切静态负载、单机投切异步电机负载等。
  5. 故障仿真环节:在船舶实际运行中,可能会遇到各种各样的故障,如单相接地短路或三相接地短路等,我将对这些故障工况进行仿真。

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