舰船中压直流综合电力推进系统设计及稳态分析研究

源设计主要步骤如图1 所示。
开始 计算各用电设备的额定功率P N 确 定 计 算工况种类、确定负荷种类 确 定 需 要 系 数 尤 （经 验 设 计 、 实 验 测 得 ） 计 算 各 用 电 设 备 实 际 功 率 :尸 = 尤 X &
T 选 用 适 合 间 断 负 荷 需 要 系 数
针 对 每 种 工 况 ， 计 算 总 功 率 1:
建立常用电力设备潮流计算数学模型，并在直流牛顿拉夫逊法的基础上提出改进原则，形成适用于舰船
MVDC系统的交直流混合潮流计算方法。利用文中所设计的结构，进行算例分析以验证方法的可行性。
1 舰 船 M V D C 系统设计
l .i 电源设计
MVDC 电源设计是舰船
系统设计的必要步骤之一。需根据负荷类型及工作特点，确定不同工况下
M VDC 性等优点，成为未来舰船综合电力推进系统发展方向[1_3]。因此，开 展 舰 船
系统设计、仿真分
析 等 研 宄 ，具 有 非 常 重 要 的 现 实 意 义 。
MVDC 舰 船
系 统 设 计 主 要 分 为 两 个 方 面 ：电 源 设 计 和 结 构 设 计 。电 源设计分 为 两 步 ：第 一 ，采用
5 8 卷 第 2 期 （总 第 2 2 2 期) 2017年 6 月
文章编号：1000-4882 (2017) 02-0216-14
中 国造船
SHIPBUILDING OF CHINA
Vol.58 No.2 (Serial No. 222) Jun.2017
舰船中压直流综合电力推进系统设计及 稳态分析研究
(电 压 源 型 换 流 器 ）不 同 控 制 方 式 时 ，考 虑 了 对 系 统 的
收稿日期：2016-11-04;修改稿收稿日期：2017-06-19
5 8 卷 第 2 期 （总 第 2 2 2 期）
兰 海 ，等：舰船中压直流综合电力推进系统设计及稳态分析研究
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效 率 、损 耗 及 灵 活 性 的 影 响 ；但 对 负 载 恻 换 流 器 、变 换 器 及 负 载 类 型 的 影 响 均 未 作 考 虑 。
兰 海 、 鲍 鹏 2,王碗嫜”
( 1 . 哈 尔 滨工 程 大 学 ，哈 尔 滨 150001; 2 . 武汉船用电力推进装置研究所，武 汉 430064)
摘要
论文针对目前备受关注的舰船中压直流综合电力推进系统（简称舰船M V D C 系 统 ）进行设计及稳态分析研 究。舰 船 M V D C 系统设计分为两步：其一，结合需要系数法及发电机容量、台数确定原则，进行系统电源设计; 其二，通 过 研 究 I E E E 1 7 0 9 标准以及船舶电力系统相关设计标准，提 出 舰 船 M V D C 系统基本设计原则，并结 合系统电源设计结果，完成系统结构设计。在系统设计的基硝上，建立系统潮流计算数学模型；并基于直流牛 顿拉夫逊法进行改进，提出舰船M V D C 系统的交直流混合潮流计算方法，进行系统稳态分析研究。研究结果表 明，论文所提出的系统设计方法及交直流混合潮流计算方法，适用于舰船M V D C 系统。
PS1 =
f
考 虑 5 % 的 网 络 损 失 ， 计 算 总 功 率 2:
P ^ 2 = 1.05^si
考 虑 放 大 系 数 U .2~1.5)， 计 算 总 功 率 :
P_z = l 1 .2 ~ 1 .5 )^ s i
~¥~ 根 据 相 关 原 则 计 算 发 电 机 容 量 及 台 数
结束
上述介绍大多都是综述性研宄，鲜有成型系统结构设计或完整的设计准则。
MVDC 舰 船
系统稳态分析主要以潮流计算方法为主。船用潮流计算方法目前有很多，如 ：节点
MVDC 电势法、牛顿拉夫逊法、前 推 回 代 法 等 [12_13]。由于舰船
系 统 属 于 交 直 流 混 合 系 统 ，之前的潮
流计算方法实用性不强， 目前常用的交直流混合方法为交替迭代法和统一迭代法[14_15]。但由于舰船
M VDC 本 文 针 对 舰 船
系 统 ，首 先 进 行 电 源 设 计 ，将 需 要 系 数 法 和 常 用 发 电 机 容 量 、台数设计原则
IEEE 进行整合并实现数字化，再进行算例分析。其次，通 过 研 宄
1709标准和相关船舶电力系统设计
MVDC 资料[18_2<)]，提出适合舰船
系统的电网结构设计准则，并结合电源设计结果设计系统结构。最 后 ，
M VDC系统自身各交流节点并未有电气上的连接，因此上述方法会导致节点导纳阵变为奇异阵，不
易 求 解 。文 献 [16]提 出 了 针 对 采 用 直 流 区 域 配 电 的 船 舶 电 力 系 统 潮 流 计 算 方 法 ，但 未 体 现 推 进 负 载 特
VSC 点 ；文 献 [17]利 用 潮 流 计 算 验 证 发 电 机 侧
三 类 负 荷 法 、需 要 系数法[4_5]或 利 用 负 荷 的 随 机 模 型 [6]进 行 负 荷 计 算 ；第 二 ，结 合 发 电 机 容 量 、 台数确
MVDC 定原则[7_8]，完成电源设计。在结构设计方面，国内外学者提供了舰船
系统三种常用典型结构:
辐 射 状 、环 状 及 网 状 结 构 ；且 采 用 环 状 或 网 状 结 构 时 ，通 常 选 用 高 可 靠 性 的 直 流 区 域 配 电 方 式 [9_11]。但
负 荷 总 功 率 ，并 考 虑 网 损 等 因 素 ，提 出 电 站 所 需 总 容 量 。再 结 合 发 电 机 容 量 、 台 数 确 定 原 则 ，完成电
源 设 计 。本 文 考 虑 到 船 舶 负 荷 的 连 续 和 间 断 特 性 ，选 用 计 算 快 捷 的 需 要 系 数 法 作 为 负 荷 计 算 方 法 。 电
关 键 词 ：舰船中压直流综合电力推进系统（M V D C 系 统 ）；系统设计；改进直流牛顿拉夫逊法；潮流
计算数学模型；需要系数法
中 图 分 类 号 ：U 6 6 5 . 1 2
文 献 标 识 码 ：A
〇 引言
பைடு நூலகம்
MVDC 舰船中压直流综合电力推进系统（简 称
系 统 ）以 其高功率密度、高 运 行 效 率 、高操作灵活