浮动频压节能控制器调压环节的设计与实现

【摘要】：随着节能减排问题的重视程度不断提高,作为耗油大户的船舶,其节能技术亦引起了各国的重视。然而,目前的船舶节能技术主要体现在船舶船型节能、优化动力装置等方面,针对船舶电力系统的节能技术研究相对欠缺。因此,本论文便针对这一现状,提出船舶电力系统浮动频压的设计思想,并进行具体设计与实现。 本课题在研究并分析了船舶电网的频率与电压协同下降的节能潜力和实际可行性之后,提出了船舶电力系统浮动电制与固定电制相结合的电站运行方法,并且针对船舶自动化电站,设计并实现了船舶电力系统浮动频压节能控制器。浮动频压节能控制器通过实时检测船舶主机功率,在保证全船负载正常工作的前提下,按照一定比例,控制船舶电网的频率和电压协同下降,从而达到节能的目的。 本文的主要工作是针对浮动频压节能控制器其中一个重要环节,即调压环节,进行具体分析与设计。本论文所设计的浮动频压节能控制器调压环节采用西门子S7-200系列PLC作为核心控制器,利用PID控制功能对船舶电网的电压进行实时地控制。调压环节的主要功能是根据船舶主机功率信号,控制船舶电网电压,使之能够与频率成比例地下降,并在多台同步发电机并联运行时,进行无功功率的分配,保证船舶电站可靠运行。 本课题所设计的船舶电力系统浮动频压节能控制器在进行整体调试过后,能够稳定可靠运行。通过多次试验,分析试验数据,可以看出本课题所设计的浮动频压节能控制器具有良好的节能效果,能够完成预定的节能任务。 【关键词】：浮动频压 节能控制器 调压环节 PLC PID
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：U665.12
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及国内外研究现状综述10-12
• 1.2 船舶电力系统浮动频压节能控制器概述12-13
• 1.3 船舶电力系统频率、电压协同下降运行的经济性与可行性分析13-16
• 1.3.1 船舶电力系统频率、电压协同下降的节能潜力预测13-15
• 1.3.2 船舶电力系统频率、电压协同下降运行的可行性分析15-16
• 1.4 船舶电力系统固定电制与浮动电制的提出16-17
• 1.5 本课题的主要内容以及本人所做工作17-18
• 第2章 船舶电力系统浮动频压节能控制器及调压环节的设计原理18-37
• 2.1 船舶电力系统浮动频压节能控制器的整体设计18-21
• 2.1.1 船舶电力系统浮动频压节能控制器的设计原理18-19
• 2.1.2 船舶电力系统浮动频压节能控制器的硬件构成19-21
• 2.2 同步发电机励磁系统的作用及其与同步发电机有关性能的关系21-31
• 2.2.1 励磁与发电机端电压的关系22-24
• 2.2.2 励磁与发电机无功功率的关系24-28
• 2.2.3 励磁与发电机运行稳定性的关系28-31
• 2.3 船舶电力系统浮动频压节能控制器调压环节实现的具体功能及原理31-37
• 2.3.1 控制同步发电机端电压保持在恒值不变32-33
• 2.3.2 控制同步发电机并联运行时无功功率的调整和分配33-36
• 2.3.3 船舶电力系统浮动频压节能控制器调压环节的节能体现36-37
• 第3章 船舶电力系统浮动频压节能控制器调压环节的硬件设计37-54
• 3.1 船舶电力系统浮动频压节能控制器调压环节的整体设计方案37-42
• 3.1.1 励磁方式的确定37
• 3.1.2 核心控制器的选定37-38
• 3.1.3 励磁主回路形式的选定38-39
• 3.1.4 主回路中开关器件的确定39-40
• 3.1.5 起励形式的选择40
• 3.1.6 电压调整环节的整体组成40-42
• 3.2 船舶电力系统浮动频压节能控制器调压环节主回路的设计42-44
• 3.3 船舶电力系统浮动频压节能控制器调压环节控制回路的设计44-51
• 3.3.1 船舶同步发电机端电压的检测44-45
• 3.3.2 IGBT驱动电路的设计45-48
• 3.3.3 控制回路电源的设计48-49
• 3.3.4 无功功率分配环节的设计49-51
• 3.3.5 降压给定信号环节的设计51
• 3.4 硬件电路抗干扰设计51-54
• 第4章 船舶电力系统浮动频压节能控制器调压环节的软件设计54-64
• 4.1 船舶电力系统浮动频压节能控制器调压环节的设计流程图54-56
• 4.2 PWM输出环节的设计56-57
• 4.3 PID控制环节的设计57-61
• 4.3.1 电压调整环节PID闭环控制系统的组成57-58
• 4.3.2 电压调整环节数字PID控制算法58-59
• 4.3.3 数字PID控制算法在PLC内部的实现59-61
• 4.4 电压下降给定值的线性转换61-64
• 第5章 船舶电力系统浮动频压节能控制器及电压调整环节的调试与节能试验64-81
• 5.1 系统试验平台简介64-65
• 5.2 船舶电力系统浮动频压节能控制器电压调整环节的调试65-73
• 5.2.1 电压调整环节主回路滤波环节的参数确立65-66
• 5.2.2 电压调整环节控制回路中PWM环节的调试66-67
• 5.2.3 电压调整环节PID控制器参数的选定67-73
• 5.3 船舶电力系统浮动频压节能控制器电压调整环节的试验及其结果73-78
• 5.3.1 电压调整环节的试验内容73-74
• 5.3.2 电压调整环节的试验结果74-78
• 5.4 浮动频压节能控制器整体试验结果及节能数据分析78-81
• 结论81-83
• 参考文献83-86
• 致谢86

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

轴带发电机系统建模及主要环节的仿真    姜玉蛟

孤岛电站多机组并联运行的研究    刘东

孤岛电站多机组并联运行风险分析    程龙

自动控制技术在船舶节能中应用的探讨    王兴更;李功宣;

柴电机组多机并联运行的PLC控制系统    徐鸿

船舶电网电压和频率采用浮动制的探讨    潘渝伯,吴志良

基于DSP的船舶电站数字化自动准同步并车装置设计    季本山;曹兵;李福林;

PID在发电机励磁控制系统中的应用    黄小锋;

船舶电站变频运行浅析    吴忠林

船舶电网降频降压运行的可行性与经济性    潘渝伯,吴志良

浮动频压节能控制器的应用研究    潘渝伯,吴志良,冒天诚

基于PLC的同步发电机励磁调节器    翁洪杰;

PID算法在PLC模拟量闭环控制中的实现    张文庆

基于斩波控制的励磁系统研究及通信功能实现    王刚

数字式交流调压电源的研究与设计    张荣华

基于PLC的船舶电站综合监控系统的设计    王闯

开关型数字式船用同步发电机AVR的设计与研究    刘磊

无刷同步电机的起动性能仿真    李岩;张超;刘陵顺;

多指标约束下PID参数统一优化定量整定方法    陈建国;黄立;张积广;王义强;王宏利;

改进限幅-递推滤波法在精密挤出过程失重计量加料系统中的应用    周星;王克俭;许红;吴大鸣;

基于多传感器新型蔬菜大棚管理    曾闵;李晓文;赵怀阔;王现光;

电流源变频调速系统的间谐波分析    吉磊;徐遐龄;

自举式2ED020I12-F芯片在IGBT驱动电路中的应用    李玉锋;王钦若;

利用替代定理和叠加定理分析变压器并联运行    程小华;

纯滞后控制系统的补偿及其MATLAB仿真    薛健;白晶;

提高新造船能效设计水平的多种新措施    刘飞;林焰;王运龙;谌志新;李光民;

精确测量对提高船舶电站安全保护可靠性的探讨    肖乐明;

基于STM32纯电动汽车电驱控制研究    胡伟明;

拖拉机智能导航转向控制方法研究与应用    王泷;刘刚;刘兆祥;孟庆宽;刘寅;杨飞;

核电站应急柴油发电机组励磁系统的仿真研究    张淑兴;朱文江;

电除尘器单/三相高压整流电源技术性能案例分析    谢友金;

交流电功率因子测量在单片机中的实现    王锦程;万曼影;杜家瑞;王俊雄;

基于PCI7430和PCI7462A的水位测控系统    田华;邢君平;

机组LCU模拟量测值不准和跳变的原因分析及抗干扰措施    宋磊;周劲峰;潘峰;

寄生电感对APF的影响分析及其抑制措施    黄树毅;程汉湘;

电除尘器电源在发展和创新中的一些联想    陈焕其;魏文深;张莲英;廖文杰;陈红兰;

基于PLC的多轴传动张力控制系统设计    史伟民;杨薇;

船体与节能附体及螺旋桨的非定常干扰研究    沈海龙

广域电磁测深仪关键技术研究    蒋奇云

新型无刷双风轮直驱风力发电机组及其控制技术研究    刘艳萍

纺机专用变频器的矢量变频调速控制技术研究    沈军民

交流发电、逆变弧焊两用机的建模及仿真研究    盖志武

焦化炉对环境污染的优化控制研究    周斌

熔融碳酸盐燃料电池/燃气轮机混合装置系统仿真与半物理实验研究    郝洪亮

HLS满能量注入研究及新型冲击磁铁脉冲发生器研制    刘超

轻型机械自动变速越野汽车牵引力控制系统研究    苑绍志

STATCOM非线性H_2/H_∞混合控制与模块化嵌入式数字系统研究    孙运全

基于软开关PWM技术的光伏逆变器的研究与设计    曹建

大功率电动汽车多功能智能快速充电机的研究    高丽丽

基于运动控制的虚拟样机技术的研究    杨列坤

多轴同步传动磨毛整理机控制技术研究    杨薇

船用汽轮机汽封压力控制及仿真研究    蓝岚

二维船用帆翼空气动力特性的数值模拟    孙海素

少空气快速干燥器计算机群控系统设计    夏明亮

基于电磁加热技术的电容器沥青自动灌装机的研究与实现    陈鹏

船舶电站自动控制系统原理及可靠性分析    曾步辉

异步电动机直接转矩控制研究    王徐颖

浅析电力系统短路电流的危害和防范措施    王永强;

浅析电力系统短路电流的危害和防范措施    王耀;

出口船首次装用恒频式轴带发电机的调试    姚全生;

船舶环形供电网络的短路电流计算    曹爽,唐石青,王骅

船用轴带发电机的发展    官子武;

柴电机组多机并联运行的PLC控制系统    徐鸿

船舶电站自动调频调载技术研究    吕井勇;李军政;

船舶轴带发电机的发展与新方法的研究    李亮;刘以建;喻多祥;

柴油机数字式电子调速器的研究    汪忠海;陆平;宋恩哲;

不同容量柴油发电机组并联运行时优化控制的研究    谢远党;李维嘉;

船舶中压系统中性点接地及接地方式分析    许明华;游德智;

关于船舶电力系统研究的一些探索    施伟锋

船舶电力系统建模仿真及动态稳定性研究    孙才勤

船舶中压电力系统中性点接地与过电压研究    王燕

船舶电站自动调频调载系统的设计    方杰

白山电厂短路电流计算与设备校验系统的设计与实现    崔采访

船舶电站负荷控制器的设计与实现    封少东

船舶大型起重机驱动控制技术的研究    刘馨杰

企业电网短路电流的计算分析及应用研究    周宣征

船电系统中同步发电机的建模与仿真研究    陈成功

可介入式励磁控制器的研究与设计    冯瑞军

柴油发电机组并联运行混沌控制研究    许梦琪

浮动频压节能控制器调频环节的设计与实现    于尚民

数字滤波抗干扰技术在A/D转换中的应用    郏东耀,杨雷,丁天怀

交流调压和稳压电源的发展动向    谈必礼

几种交流稳压电源主电路拓扑    贺冬梅,蔡丽娟

同步发电机并联时的功率分配与调节    周艳红,张启平,李江

基于三模冗余DSP控制器的船舶电站自动并车装置研究    李小谦;徐正喜;郑中祥;罗伟;

船舶电站自动并车装置信号检测原理与实现    解源,杨国豪,王恒,华增芳

基于单片机系统的数字滤波方法的研究    向红军,雷彬

干式空心电抗器设计和计算方法    郑莉平,孙强,刘小河,于平义

感性负载斩波式交流调压分析    侯钢,程志昌

IGBT的开关过电压保护电路研究    龚斌,贾正春,熊娅俐,许强

同步发电机励磁数字动态仿真测试系统的研究    崔建华

基于PLC的集散型船舶电站监控系统    李伟光

基于TMS320F2812的同步发电机DSP励磁控制器的研究与开发    谢博

基于智能控制的同步发电机励磁系统研究    班立权

基于DSP的IGBT励磁系统研究与仿真    傅德平

交流励磁发电机励磁控制系统研究    张俊峰

同步发电机励磁控制系统的仿真研究    吴斌

电力系统励磁控制方法研究    李仁东

基于TMS320F2812的船舶同步发电机AVR设计    肖开明

故障诊断专家系统在船舶电力系统故障诊断中的应用    郑文盛;

船舶电力系统的监测与继电保护应用研究    卞根发;

船舶电工的现状与发展上的若干问题    格·伊·基达因柯;张洪锵;

船舶电力系统中高次谐波的探讨    肖乐明

船舶电力系统故障演变与对策    冯茂岩

基于Petri网的船舶电力系统故障诊断    张海艳;夏飞;

基于博弈论的船舶电力系统脆性负熵流分析    刘明;周俊;

船舶电力系统的供电连续性及其实现    顾益民;

船舶电力网继电保护测试系统的研究    翁石光;卞根发;

基于新型推进变压器的船舶电力系统研究    薛佳;

基于M340 PLC的船舶电站监控系统研究    薛士龙;刘荀;

粒子群算法求解船舶电力系统故障重构问题    王征;王永骥;

两节点船舶电力系统的全阶数学模型及仿真    周峰;黄从武;徐国顺;

船舶电力系统短路电流计算及仿真    王晓;孙才勤;

船舶直流电网短路故障限流器的研制    杨锋;毛海涛;庄劲武;杨华;

船舶电力系统浮动频压节能技术的研究与应用    吴志良;郭晨;

船舶柴油发电机与异步电动机建模及其系统仿真    施伟锋;聂益文;

负载变化对舰船综合全电力系统暂态稳定性的影响    李冬丽;赵跃平;朱永权;

数字励磁控制技术在船舶中的应用探讨    吴浩峻;武云晶;

关于加强修造船技术人员对船舶自动化设备的管理、调试、维修技术的探讨    赵殿礼;吴浩峻;

优化船舶电力系统设计需多方合力    记者 吴秀霞

奇乐电气研发船用自动转换开关    齐乐

ABB发力造船装备    本报记者 王洁

部分高校院所科技成果信息发布    郑柯

ABB获2400万美元船配订单    川渝

船舶电力系统的非线性鲁棒控制研究    孟杰

船舶电力系统建模仿真及动态稳定性研究    孙才勤

粗糙集理论及粗糙混合智能方法在船舶电力系统中的应用研究    张腾飞

粒子群算法的研究及其在船舶工程中的应用    刘宏达

船舶多模式电站与船舶电网电能质量研究    许晓彦

关于船舶电力系统研究的一些探索    施伟锋

微电网故障重构方法研究    黎恒烜

海洋环境下船用江南体育在线直播观看 系统特性研究    孙玉伟

船舶电力推进模拟平台的研究    罗成汉

船舶电力系统混沌控制的研究    马敏

船舶电力系统的建模与模糊控制研究    见可可

混沌控制理论在船舶电力系统中的应用    沈宗庆

船舶电力系统的分析与设计    张江龙

船舶电力系统稳定性研究    王浩亮

船舶电力系统建模与控制    罗乐

基于专家系统的船舶电力系统故障诊断    顾兆丹

船舶电力系统稳定性研究    马振佳

基于模糊理论的船舶电力系统故障诊断    刘启萌

船舶电力系统仿真与稳定性实现    陆兵