舰船供电系统电能品质优化装置的研制

发布时间：2017-10-27 21:11

  本文关键词：舰船供电系统电能品质优化装置的研制

  更多相关文章： 舰船无功与谐波电流 非同步误差 DSP2812 频域移动 模糊控制

【摘要】：随着现代电力电子技术的不断发展与全电力推进技术在舰船上的应用,舰船的机动能力与作战能力有了很大的提高。由于配载工作于非线性状态下的电气装备,特别是一些新概念武器在舰船中大量运用,在运行中产生了越来越多的谐波和无功电流,对电力系统的安全运行和用电设备的正常工作造成的危害与影响不断增加,使电能品质问题日益突出。因此,寻求一种有效、先进、实用的舰船电力系统参数在线检测与优化方法,研究和探索其工程实现的关键技术,就有着较强的时代背景、重大的工程现实意义和军事战略价值。本文首先借鉴国内外科研机构和学者对舰船供电系统电能品质的研究现状以及一些典型的电能品质优化方法,同时根据设备基本原理的分析,详细介绍了无功补偿与谐波治理装置主电路以及控制电路软硬件的设计思路与方法。然后通过对谐波检测中的频谱泄露与栅栏效应的研究,应用一种加窗频移算法,有效的抑制了频谱泄露与栅栏效应造成的误差,从而实现有非同步问题到同步问题的转换。其次选择高速处理器DSP对数据进行处理,实现电能品质参数快速、准确地在线检测,根据检测到的特定谐波源设计一种高效的就地被动补偿方法,同时结合智能模糊控制技术对电容器进行智能投切控制。论文最后利用MATLAB中的SIMULINK搭建电能品质优化装置各个模型,验证了各检测算法的有效性以及无功补偿、谐波抑制控制策略的可行性。在实验室搭建了整体运行调试平台,对无功补偿与谐波抑制设备进行模块测试与整机运行,测试结果表明该装置能够良好运行,谐波检测与无功补偿精度达到预期要求。
【关键词】：舰船无功与谐波电流 非同步误差 DSP2812 频域移动 模糊控制
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U665.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景和意义10
• 1.2 舰船供电系统电能品质概述10-13
• 1.2.1 舰船供电系统的组成及其特点10-11
• 1.2.2 舰船供电系统的特点及其电能品质的分析11-12
• 1.2.3 谐波与无功对舰船供电系统的危害12-13
• 1.3 国内外研究概况13-16
• 1.3.1 电能品质参数检测研究概况13-14
• 1.3.2 无功补偿与谐波治理技术研究概况14-16
• 1.4 本文研究的主要内容和章节安排16-18
• 第2章 电能品质检测方法与优化策略分析18-33
• 2.1 基本参数的检测算法18-25
• 2.1.1 概述18-19
• 2.1.2 非正弦周期信号的采样19-20
• 2.1.3 非正弦波形下常用电量的测量20-23
• 2.1.4 谐波检测技术误差分析23-25
• 2.2 改进型FFT算法及其性能分析25-30
• 2.2.1 窗函数的选择25-26
• 2.2.2 加窗频移算法的建立26-30
• 2.3 无功补偿与谐波抑制控制策略30-32
• 2.3.1 模糊控制理论30-31
• 2.3.2 无功补偿控制策略31
• 2.3.3 谐波源的监测及治理31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 系统总体方案设计33-44
• 3.1 主电路方案设计33-36
• 3.2 电容器补偿方案设计36-38
• 3.2.1 无功补偿的基本原理36
• 3.2.2 无功补偿容量的计算36-37
• 3.2.3 无功补偿系统主接线设计37-38
• 3.3 LC滤波器方案设计38-41
• 3.3.1 LC滤波器的结构和基本原理38-39
• 3.3.2 LC滤波器的最优计算39-40
• 3.3.3 高通滤波器的设计40-41
• 3.4 并联电容器投切控制算法的实现41-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第4章 系统软硬件设计44-62
• 4.1 系统硬件设计44-52
• 4.1.1 控制模块设计44-47
• 4.1.2 采集模拟电路设计47-49
• 4.1.3 外围电路设计49-50
• 4.1.4 复合开关模块50-52
• 4.2 系统软件设计52-58
• 4.2.1 主程序设计流程图52-53
• 4.2.2 中断子程序软件设计53-55
• 4.2.3 加窗频移算法软件设计实现55-56
• 4.2.4 模糊控制策略软件实现56-57
• 4.2.5 人机交互界面设计57-58
• 4.3 系统硬件软件可靠性设计58-60
• 4.3.1 硬件可靠性、抗干扰设计58-60
• 4.3.2 软件抗干扰性设计60
• 4.4 本章小结60-62
• 第5章 舰船电力谐波治理与无功补偿实验研究及实现62-74
• 5.1 系统仿真研究62-65
• 5.1.1 系统仿真模型62
• 5.1.2 非线性负载仿真模型62-63
• 5.1.3 谐波抑制方案及技术实现63-65
• 5.2 样机功能测试分析65-70
• 5.2.1 实验环境介绍65-66
• 5.2.2 实验数据分析66-70
• 5.3 样机电能品质优化实验结果分析70-72
• 5.4 本章小结72-74
• 第6章 总结与展望74-76
• 6.1 总结74
• 6.2 展望74-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80
• 附录80-82
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果82

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本文编号：1105203