基于CNN-BiLSTM-Transformer的舰船中压直流全电推进系统故障诊断设计

1

作者 张建良 韩涛 季瑞松 《实验技术与管理》 北大核心 2025年第1期11-18,共8页

针对舰船中压直流全电推进系统结构复杂度高、单元耦合性强、运行环境多变等特点造成的故障诊断准确性低和实时性差等问题,开展了基于CNN-BiLSTM-Transformer的故障诊断设计。首先,基于卷积神经网络CNN构建单点特征级联网络,开展单一时... 针对舰船中压直流全电推进系统结构复杂度高、单元耦合性强、运行环境多变等特点造成的故障诊断准确性低和实时性差等问题,开展了基于CNN-BiLSTM-Transformer的故障诊断设计。首先,基于卷积神经网络CNN构建单点特征级联网络,开展单一时刻下故障信号空间特征的深入提取,以提升故障特征提取的有效性;其次,以双向长短期记忆网络BiLSTM为核心设计多点特征依赖网络,利用门控机制和双向时序学习机制,实现故障信号在多个时刻之间特征依赖关系的有效学习,以提升故障诊断的准确性;然后,以Transformer为核心建立序列特征并行处理网络,通过自注意力机制实现对故障特征上下文关系的精确刻画,进而利用多头注意力机制实现特征序列的并行处理,以提升故障诊断的实时性;最后,设计舰船中压直流全电推进系统故障诊断实验方案,并开展不同故障模式下的诊断性能评估。该文方法在多种故障模式下诊断准确率和实时性均优于现有的主流故障诊断方法,有助于为舰船中压直流全电推进系统的安全运行提供更有力的技术保障。 展开更多

关键词 舰船 中压直流 全电推进系统 故障诊断 TRANSFORMER

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船舶中压直流综合电力系统(一):系统结构和电力电子变换器 被引量：1

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作者 杨亚宇 邰能灵 +2 位作者 黄文焘 马建军 方斯顿 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第21期6647-6665,共19页

船舶中压直流综合电力系统具有高功率密度、高运行灵活性等优势,是我国实施海洋强国战略的重要基础。该论文的第一部分首先分析了船舶电力系统的发展趋势,从拓扑结构、电压等级、接线形式、接地方式等角度梳理了船舶中压直流综合电力系... 船舶中压直流综合电力系统具有高功率密度、高运行灵活性等优势,是我国实施海洋强国战略的重要基础。该论文的第一部分首先分析了船舶电力系统的发展趋势,从拓扑结构、电压等级、接线形式、接地方式等角度梳理了船舶中压直流综合电力系统的特殊系统结构;然后,根据现有文献详细阐述了发电侧整流器、推进变流器、DC-DC变换器等船舶中压直流综合电力系统关键电力电子变换器的研究现状,并进行了详细对比;最后,总结了船舶中压直流综合电力系统与陆上直流微电网的典型差异,并梳理了国内外相关技术标准。 展开更多

关键词 中压直流 船舶综合电力系统 系统结构 电力电子变换器

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船舶中压直流综合电力系统(二):故障保护管理技术

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作者 杨亚宇 邰能灵 +2 位作者 黄文焘 余墨多 刘宇 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第23期7341-7364,共24页

船舶中压直流综合电力系统代表船舶综合电力系统的发展方向,是我国实施海洋强国战略的重要基础。作为论文的第二部分,该文聚焦船舶中压直流综合电力系统故障保护管理技术。船舶中压直流综合电力系统故障保护管理技术包括故障特性分析、... 船舶中压直流综合电力系统代表船舶综合电力系统的发展方向,是我国实施海洋强国战略的重要基础。作为论文的第二部分,该文聚焦船舶中压直流综合电力系统故障保护管理技术。船舶中压直流综合电力系统故障保护管理技术包括故障特性分析、继电保护原理、故障隔离方案和故障后重构方法四部分。首先,分析了其特殊技术要求;其次,归纳总结了船舶中压直流综合电力系统的故障特性、继电保护算法的现有技术及其存在的问题,阐述了船舶中压直流综合电力系统的故障隔离方案、故障后重构方法的研究现状,并进行了详细对比和分析;最后,对船舶中压直流综合电力系统故障保护管理技术进行了总结和展望。 展开更多

关键词 中压直流 船舶综合电力系统 故障特性分析 继电保护 故障隔离

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基于潮流计算的中压直流配电网协同优化调度

4

作者 曾光辉 叶容慧 +2 位作者 刘伟斌 黄永麟 李家淇 《电网与清洁能源》 CSCD 北大核心 2024年第9期98-104,共7页

为保证中压直流配电网的运行稳定性,实现中压直流配电网协同优化调度,提出基于潮流计算的中压直流配电网协同优化调度方法。通过中压直流配电网潮流计算模型,分析该配电网中的潮流分布情况,确定采用均衡度指标描述网损结果;构建中压直... 为保证中压直流配电网的运行稳定性,实现中压直流配电网协同优化调度,提出基于潮流计算的中压直流配电网协同优化调度方法。通过中压直流配电网潮流计算模型,分析该配电网中的潮流分布情况,确定采用均衡度指标描述网损结果;构建中压直流配电网在单个调度周期内的有功损耗和线路负载均衡目标函数,并设定潮流约束等多个约束条件;采用多目标粒子群优化算法求解目标函数,同时优化均衡度变量参数和整个网络,获取协同优化调度结果。测试结果显示:所提方法协同优化调度效果良好,电压标幺值的结果均低于1.00 pu,各节点在日运行时间内的电压波动变化也在期望标准范围内;网损结果均低于0.047 MW;可实现削峰填谷,避免电压发生越限。 展开更多

关键词 潮流计算 中压直流 配电网 协同优化调度 潮流分布 负载均衡

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我国舰船中压直流综合电力系统研究进展 被引量：111

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作者 付立军 刘鲁锋 +4 位作者 王刚 马凡 叶志浩 纪锋 刘路辉 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2016年第1期72-79,共8页

舰船综合电力系统可实现全舰能量的综合利用,被誉为是舰船动力的第三次革命。介绍了一代和二代舰船综合电力系统的技术特征。结合我国综合电力系统设备的技术现状,介绍我国一代半舰船中压直流综合电力系统的研究进展,分析了系统层面存... 舰船综合电力系统可实现全舰能量的综合利用,被誉为是舰船动力的第三次革命。介绍了一代和二代舰船综合电力系统的技术特征。结合我国综合电力系统设备的技术现状,介绍我国一代半舰船中压直流综合电力系统的研究进展,分析了系统层面存在的难点,主要包括:系统建模和电磁暂态仿真、气轮机发电机组和柴油发电机组并联、系统稳定性分析和分层保护等,并给出了解决的方法,指出中压直流综合电力系统需要在中压直流断路器、系统储能、系统安全运行和多时间、多目标能量调控方面进一步开展研究。 展开更多

关键词 综合电力系统 中压直流 能量调控

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串联型光伏中压直流变换器及控制策略 被引量：6

6

作者 王环 黄欣科 +1 位作者 王一波 许洪华 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期230-237,共8页

为满足大型光伏电站串联型光伏中压直流变换器的高升压比和宽输入、输出电压的需求,文章提出了一种新型隔离型buck-boost直流变换电路作为模块拓扑,通过调节占空比,实现直流变换模块升压和降压模式灵活地切换,从而提高变换器的电压运行... 为满足大型光伏电站串联型光伏中压直流变换器的高升压比和宽输入、输出电压的需求,文章提出了一种新型隔离型buck-boost直流变换电路作为模块拓扑,通过调节占空比,实现直流变换模块升压和降压模式灵活地切换,从而提高变换器的电压运行范围。与常规隔离型buck-boost电路相比,文章拓扑中只有低压侧电路含有可控开关管,简化了拓扑控制,使拓扑更适用于中压场合。文章分析了新型直流变换拓扑工作原理,并推导了不同工况下拓扑的电压增益,提出了适应不同运行工况的变换器控制策略。根据文章策略开发了3 kV/90 kW直流变换模块和20 kV/500 kW串联型光伏直流变换器,测试结果证明设备能够稳定运行。 展开更多

关键词 直流变换器 光伏 串联 中压直流 buck-boost拓扑

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基于小信号模型的船舶中压直流发电系统稳定性分析 被引量：14

7

作者 刘胜 程垠钟 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第8期1930-1939,共10页

为解决船舶中压直流综合电力推进系统的发电系统带恒功率负载存在的电压不稳定问题,采用基于小信号模型的特征值分析的方法,提出一种恒阻感支路同步发电机电压源(voltage-behind-reactance,VBR)模型结合二极管整流器平均值模型的建模方... 为解决船舶中压直流综合电力推进系统的发电系统带恒功率负载存在的电压不稳定问题,采用基于小信号模型的特征值分析的方法,提出一种恒阻感支路同步发电机电压源(voltage-behind-reactance,VBR)模型结合二极管整流器平均值模型的建模方法,通过加入低通滤波器,解决了系统无法直接构成常微分方程的问题,建立了发电系统非线性常微分方程模型,数字仿真验证了其准确性。基于常微分方程模型建立系统的小信号模型,通过分析平衡点的特征值轨迹的方法实现了发电系统的稳定分析。对系统在不同的输入以及设计参数变化情况下的稳定性进行分析,得到了稳定区域,通过定量的数字仿真和定性分析相结合的方式验证了结果的正确性。 展开更多

关键词 船舶综合电力推进 中压直流 小信号模型 稳定性分析 特征值轨迹

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超级电容储能在船舶中压直流系统能量管理中的应用 被引量：4

8

作者 郭燚 杨涛 《上海海事大学学报》 北大核心 2016年第4期75-81,共7页

为使大功率脉冲负载能够安全地接入船舶中压直流系统,平滑需求脉冲功率,减小脉冲负载造成的母线电压巨幅振荡,提高能量利用率,在对双有源全桥变换器进行输入并联输出串联(InputParallel Output-Series,IPOS)模块化设计的基础上,针对船... 为使大功率脉冲负载能够安全地接入船舶中压直流系统,平滑需求脉冲功率,减小脉冲负载造成的母线电压巨幅振荡,提高能量利用率,在对双有源全桥变换器进行输入并联输出串联(InputParallel Output-Series,IPOS)模块化设计的基础上,针对船舶中压直流系统脉冲负载,建立超级电容储能系统.为防止超级电容出现过度充电及过度放电的现象,最大限度地利用其容量,提出最小值功率控制策略.应用MATLAB/Simulink对超级电容正常工作、过度充电和过度放电3种情况进行仿真.仿真结果表明:最小值功率控制策略能够明显减小大功率脉冲负载造成的母线电压巨幅振荡,对超级电容端电压最大值及最小值实现精确限制. 展开更多

关键词 大功率脉冲负载 中压直流 双有源全桥 超级电容 储能系统

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基于PLECS的船舶中压直流综合电力系统仿真研究 被引量：3

9

作者 程垠钟 李莉红 +1 位作者 晏阳 杜剑维 《舰船科学技术》 北大核心 2016年第4期87-92,共6页

针对船舶中压直流综合电力系统,分析系统的结构和特性。给出船舶中压直流综合电力系统的机理模型,包括原动机、发电机、推进电机和四象限负载等。在PLECS软件中建立船舶中压直流综合电力系统的仿真模型,实现了系统起动、加速和突然倒车... 针对船舶中压直流综合电力系统,分析系统的结构和特性。给出船舶中压直流综合电力系统的机理模型,包括原动机、发电机、推进电机和四象限负载等。在PLECS软件中建立船舶中压直流综合电力系统的仿真模型,实现了系统起动、加速和突然倒车等正常和极端工况的数字仿真,仿真结果验证了本文所进行的数字仿真研究的正确性,能够为系统的早期设计提供仿真工具。 展开更多

关键词 船舶综合电力系统 中压直流 仿真

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舰船中压直流电网中三电平直流变换器设计 被引量：1

10

作者 杨国润 肖飞 +2 位作者 范学鑫 王瑞田 谢桢 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2020年第4期37-42,共6页

为了实现中压直流4 kV至低压直流710 V的变换,设计了一种应用于舰船中压直流电网中的三电平直流变换器,分析了该变换器的工作原理,设计了滤波元件参数和控制器,并进行了仿真验证。最后,根据设计方案制造了一台实验样机。实验结果表明:... 为了实现中压直流4 kV至低压直流710 V的变换,设计了一种应用于舰船中压直流电网中的三电平直流变换器,分析了该变换器的工作原理,设计了滤波元件参数和控制器,并进行了仿真验证。最后,根据设计方案制造了一台实验样机。实验结果表明:设计方案合理可行,该变换器动态性能良好,功率密度和效率均高。 展开更多

关键词 中压直流 三电平 直流变换器

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光伏中压直流汇集系统双极短路特性分析及连锁过电压抑制 被引量：8

11

作者 杨景刚 肖小龙 +3 位作者 刘瑞煌 高尚 王建华 吴在军 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期205-213,共9页

为了解决光伏中压直流汇集系统直流变压器中压侧双极短路故障问题,根据系统拓扑划分为直流线路送端和受端2种情形展开详细讨论,通过不同的故障回路计算出双极短路时网侧和机侧对短路点的故障电流分量,给系统保护的参数整定提供依据,进... 为了解决光伏中压直流汇集系统直流变压器中压侧双极短路故障问题,根据系统拓扑划分为直流线路送端和受端2种情形展开详细讨论,通过不同的故障回路计算出双极短路时网侧和机侧对短路点的故障电流分量,给系统保护的参数整定提供依据,进一步分析了其直流低压母线连锁过电压产生机理,并提出过电压的有源抑制方法,避免了光伏阵列频繁解列。仿真结果表明,换流站和直流变压器出口处配置限流电抗器可大幅降低短路电流的上升速度,通过改变光伏模块的稳态工作点可迅速抑制低压直流母线电压上升。论文研究可为中低压直流配网示范工程建设新能源汇集提供理论及技术支撑。 展开更多

关键词 中压直流 光伏 直流变压器 MMC 双极短路 有源 过电压抑制

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船舶中压直流电缆排布方式对磁特性影响

12

作者 黄海伦 《船电技术》 2023年第12期11-14,共4页

基于Biot-Savart定律,结合电缆实际敷设状态,分析2~8根单芯中压直流电缆多种排布在通电状态下产生的磁场特征,确定对应最优排布方式,进而研究得到更多对中压直流电缆的优化排布方式。应用结果表明,该排布方式可有效减轻中压直流电缆在... 基于Biot-Savart定律,结合电缆实际敷设状态,分析2~8根单芯中压直流电缆多种排布在通电状态下产生的磁场特征,确定对应最优排布方式,进而研究得到更多对中压直流电缆的优化排布方式。应用结果表明,该排布方式可有效减轻中压直流电缆在通电状态下对船舶磁特性的影响。 展开更多

关键词 中压直流 电缆 电磁场 排布

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输入串联输出并联中压直流变压器阻抗特性及稳定性分析 被引量：6

13

作者 李硕 王建华 +1 位作者 李旭枫 肖小龙 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期210-219,共10页

为解决直流变压器接入直流电网的潜在稳定性问题,针对广泛应用的双有源桥子模块输入串联输出并联型直流变压器,本文基于降阶平均建模方法建立了其输入输出阻抗模型,并通过扫频仿真验证了阻抗模型的正确性;在所建立模型基础上,利用阻抗... 为解决直流变压器接入直流电网的潜在稳定性问题,针对广泛应用的双有源桥子模块输入串联输出并联型直流变压器,本文基于降阶平均建模方法建立了其输入输出阻抗模型,并通过扫频仿真验证了阻抗模型的正确性;在所建立模型基础上,利用阻抗判据法对直流变压器的输出侧与输入侧分别进行稳定性分析,并针对相角裕度不足的问题分别提出了输出电流反馈的输出阻抗重塑方法以及输入侧并联电容的谐振抑制方法。时域仿真结果表明,所提方法可有效提高级联系统的相角裕度,改进级联系统稳定性。本文所建立模型及提出的谐振抑制方法可为直流变压器稳定接入直流电网提供理论参考。 展开更多

关键词 直流变压器 阻抗模型 双有源桥 输入串联输出并联 级联稳定性 中压直流

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典型中压直流岸电系统小干扰稳定性分析 被引量：1

14

作者 熊义勇 赵镜红 +1 位作者 刘洋 孙兆龙 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2021年第3期75-80,共6页

对于典型中压直流岸电系统,电网或负载的扰动将带来岸电供电不稳定性的问题,从而影响用电安全甚至造成船舶电气设备的损坏。为此,通过系统状态方程建立了岸电系统的小信号模型和时域仿真模型,并对系统进行了小干扰稳定性分析。仿真验证... 对于典型中压直流岸电系统,电网或负载的扰动将带来岸电供电不稳定性的问题,从而影响用电安全甚至造成船舶电气设备的损坏。为此,通过系统状态方程建立了岸电系统的小信号模型和时域仿真模型,并对系统进行了小干扰稳定性分析。仿真验证表明:此结构的中压直流岸电系统的稳定性较好,电网侧与负载侧之间的隔离较强,小扰动情况下相互影响较小;负载之间的隔离较强,小扰动情况下相互影响较小;控制参数的设计对系统稳定性影响较大,将直流电压环带宽调节适当增大,锁相环带宽调节适中,可以获得较好的动态响应特性。 展开更多

关键词 中压直流 岸电系统 供电稳定性 电压环带宽 锁相带宽

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中压直流船舶电力系统MMC的参数研究 被引量：2

15

作者 罗朝明 高岚 《舰船科学技术》 北大核心 2023年第16期94-99,共6页

在中压直流船舶综合电力系统中,换流器是其关键组成部分,但随着船舶电力系统电压等级的提升,传统换流器已经不能满足系统的需求。模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)作为一种新型换流器,可以代替传统换流器。首先对... 在中压直流船舶综合电力系统中,换流器是其关键组成部分,但随着船舶电力系统电压等级的提升,传统换流器已经不能满足系统的需求。模块化多电平换流器(Modular Multilevel Converter,MMC)作为一种新型换流器,可以代替传统换流器。首先对MMC的原理进行介绍,结合中压直流船舶电力系统的参数设计合适的MMC,并从子模块的电容电压波动、系统有功功率响应时间、抑制系统谐振和抑制系统内部环流4个方面对子模块电容和桥臂电感值进行选取,最后经过Matlab/Simulink仿真验证方案的可行性。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 中压直流 综合电力系统 电容值 桥臂电感

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基于MMC的船舶中压直流电力系统控制策略的研究 被引量：4

16

作者 廖鹏 戴瑜兴 毕大强 《船电技术》 2019年第7期54-57,61,共5页

针对全桥模块化多电平换流器在船舶中压直流(Medium voltage DC, MVDC)电力系统中缺乏系统级的建模与控制问题,本文搭建了基于MMC 的船舶MVDC 电力系统模型,说明了该系统的框架结构与运行原理,提出了电压与无功外环,电流内环的双闭环控... 针对全桥模块化多电平换流器在船舶中压直流(Medium voltage DC, MVDC)电力系统中缺乏系统级的建模与控制问题,本文搭建了基于MMC 的船舶MVDC 电力系统模型,说明了该系统的框架结构与运行原理,提出了电压与无功外环,电流内环的双闭环控制策略,进一步验证了该系统发生直流侧短路故障时的故障限流能力,最后采用直流电压下垂控制并网方案,实现了双机有效的并联运行。通过Matlab/Simulink 的仿真分析,表明该系统具有良好的稳态特性和动态性能。 展开更多

关键词 模块化多电平换流器 中压直流 双闭环控制 直流电压下垂控制

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船舶中压直流电力系统接地方式对直流纹波影响研究 被引量：3

17

作者 徐成 吴本祥 《电机与控制应用》 2021年第11期80-85,共6页

单相接地故障作为一种常见电气故障,会使船舶中压直流电力系统的直流电压纹波产生畸变,影响系统正常运行。以中压直流电力系统的单相接地故障为背景,研究了整流发电机中性点接地方式对纹波的影响。首先运用对称分量法和开关函数法,分别... 单相接地故障作为一种常见电气故障,会使船舶中压直流电力系统的直流电压纹波产生畸变,影响系统正常运行。以中压直流电力系统的单相接地故障为背景,研究了整流发电机中性点接地方式对纹波的影响。首先运用对称分量法和开关函数法,分别计算了直流电压的正常纹波次数与故障下纹波次数,并推导出故障下直流电压中交流分量的解析表达式。然后,通过分析绕组间的零序回路,得出了故障绕组零序电压与接地方式之间的关联,从而进一步得到接地方式对直流纹波的影响。最后,通过PSCAD与MATLAB/Simulink仿真软件搭建模型,进行仿真验证,为舰船中压直流系统整流发电机接地方式的选取提供参考依据。 展开更多

关键词 船舶电力系统 中压直流 接地方式 纹波次数

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船用中压直流配电板燃弧计算及分析

18

作者 曹爽 付立军 +2 位作者 黄成涛 胡昱宙 张权 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2020年第4期86-90,共5页

随着中压直流电力系统应用于船舶,中压直流配电板的抗燃弧设计和计算成为急需解决的问题。本文针对船舶配电板的结构特点,借助电弧能量模型,提出并应用了计算流体力学方法,完成了燃弧仿真建模和计算,计算精度相比以往的气体平衡态计算... 随着中压直流电力系统应用于船舶,中压直流配电板的抗燃弧设计和计算成为急需解决的问题。本文针对船舶配电板的结构特点,借助电弧能量模型,提出并应用了计算流体力学方法,完成了燃弧仿真建模和计算,计算精度相比以往的气体平衡态计算法大幅提高。通过分析计算结果和误差来源,总结了船用中压直流配电板抗燃弧设计要点,并展望未来更为精确的耦合仿真方法。 展开更多

关键词 中压直流 配电板 燃弧 计算流体力学

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混合储能系统在舰船中压直流系统中的能量优化与控制

19

作者 张欢欢 郭燚 《上海电机学院学报》 2017年第1期34-39,共6页

基于环形舰船中压直流电力系统,增加了锂电池和超级电容混合储能系统,优化了发电系统的效率,研究了发电机起动、负载突变以及脉冲负载过程的能量优化与控制。针对不同工况,实行不同的功率分配方案。仿真结果表明,将混合储能系统应用在... 基于环形舰船中压直流电力系统,增加了锂电池和超级电容混合储能系统,优化了发电系统的效率,研究了发电机起动、负载突变以及脉冲负载过程的能量优化与控制。针对不同工况,实行不同的功率分配方案。仿真结果表明,将混合储能系统应用在舰船上不仅能够快速响应负载、稳定直流母线电压,而且可以使发电机工作在最佳状态,提高了能量利用率。 展开更多

关键词 舰船 中压直流 脉冲负载 锂电池 超级电容 能量优化

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一种用于舰船中压直流系统的DC-DC变流器拓扑及控制方法 被引量：2

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作者 张浩 彭凌 《船电技术》 2023年第6期26-29,共4页

为了提高中压直流系统DC-DC变流器的性能,本文对一种用于中压直流系统的DC-DC变流器拓扑及控制方法进行了分析和研究,提出采用基于低压DC-DC变流器的原边串联副边并联(ISOP)结构的拓扑,实现了电源的模块化和高功率密度,并简化了电源模... 为了提高中压直流系统DC-DC变流器的性能,本文对一种用于中压直流系统的DC-DC变流器拓扑及控制方法进行了分析和研究,提出采用基于低压DC-DC变流器的原边串联副边并联(ISOP)结构的拓扑,实现了电源的模块化和高功率密度,并简化了电源模块之间均压均流控制,仿真结果表明该系统可以实现预期运行范围的稳定工作。 展开更多

关键词 LLC变换器 ISOP 中压直流 DC-DC变换器

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