艦船電力推進(jìn)技術(shù)從誕生到現(xiàn)在已經(jīng)有一百多年的歷史,隨著船舶推進(jìn)技術(shù)的發(fā)展,電力推進(jìn)越來越受國內(nèi)外的歡迎,并且日益成為現(xiàn)在船舶的主流推進(jìn)方式。隨著電腦的應(yīng)用、電力電子技術(shù)的成熟,,船舶電力推進(jìn)采用越來越多電力電子等非線性裝置,這使得船舶電力系統(tǒng)諧波污染越來越嚴(yán)重,其中的整流裝置是船舶電力系統(tǒng)諧波的主要來源。然而船舶空間有限,不能采取傳統(tǒng)的LC無源濾波技術(shù),從經(jīng)濟(jì)上來看,也不能采用有源濾波。為解決上述問題,首先闡述了本課題提出的非正交解耦理論,并利用非正交解耦理論提出了一種將無源濾波裝置中的電抗器集成到整流變壓器的方案。本文研究內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面:首先,介紹了整流系統(tǒng)濾波方式的分類以及各自的特點(diǎn)。并介紹了空心電抗器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及分類。其次,根據(jù)船舶整流系統(tǒng)的現(xiàn)況,詳細(xì)闡述了本課題提出的非正交解耦理論,并在理論和實(shí)驗(yàn)上證明了該理論的正確性。根據(jù)該理論提出了一種將無源濾波裝置中的電抗器集成到整流變壓器的繞組空間排布方案。并設(shè)計(jì)和制造了一臺集成濾波電感整流變壓器,詳細(xì)述說了變壓器的制造工藝。再次,簡要介紹了電磁理論和Maxwell方程、有限元分析技術(shù);詳細(xì)分析了有限元能量法求解集成電抗器電感的理論;并以樣機(jī)為例,用有限元能量法求解其電感值,通過與實(shí)際電感值對比,驗(yàn)證了有限元能量法求解集成電抗器電感的可行性。然后根據(jù)某船舶整流系統(tǒng)的現(xiàn)況詳細(xì)給出了無源濾波的優(yōu)化方案,并提出了集成濾波電感整流變壓器的數(shù)學(xué)計(jì)算模型,建立了集成濾波電感整流變壓器的Simulink模型,并對整個(gè)船舶整流系統(tǒng)進(jìn)行了仿真分析,與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比驗(yàn)證了改模型的可行性。綜上所述,將LC無源濾波電抗器集成于整流變壓器的方案是可行的,并且能夠達(dá)到減少整流變壓器和濾波系統(tǒng)所占用的空間,具有重要的現(xiàn)實(shí)工程意義。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U665.1
文章目錄
摘要
Abstract
第1章 緒論
1.1 船舶整流系統(tǒng)的現(xiàn)狀
1.2 整流系統(tǒng)諧波抑制方式
1.2.1 多重化整流法
1.2.2 無源濾波
1.2.3 有源濾波
1.2.4 感應(yīng)濾波
1.3 空心電抗器的分類及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1.3.1 電抗器概述及分類
1.3.2 空心電抗器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
1.4 本文所做的工作
第2章 非正交解耦原理
2.1 非正交解耦理論的提出與證明
2.1.1 正交解耦
2.1.2 非正交解耦
2.2 耦合電感的ansoft耦合度分析
2.2.1 兩對集成電感繞組的距離與電感繞組的耦合度關(guān)系分析
2.2.2 兩對電感繞組分別排布在內(nèi)外側(cè)的耦合度分析
2.2.3 多臺電抗器集成于變壓器的耦合度分析
2.2.4 本節(jié)小結(jié)
2.3 集成濾波電抗器繞組退耦測試
2.4 非正交解耦的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
2.5 非正交解耦理論的應(yīng)用
2.6 集成濾波電抗器線性度分析
2.7 本章小結(jié)
第3章 濾波電感計(jì)算與設(shè)計(jì)
3.1 有限元簡介及電磁理論基礎(chǔ)
3.1.1 有限元簡介
3.1.2 電磁場理論的方法論
3.2 有限元能量法求解集成濾波電感整流變壓器的電感的理論分析
3.3 耦合電抗的工程計(jì)算方法
3.4 耦合電感計(jì)算方法可行性分析
第4章 300k VA集成濾波電感變壓器工程樣機(jī)試制情況
4.1 SC10-300/6.3 集成電感干式變壓器設(shè)計(jì)
4.1.1 基本參數(shù)
4.1.2 鐵芯直徑計(jì)算
4.1.3 線圈匝數(shù)計(jì)算
4.1.4 集成電抗器設(shè)計(jì)
4.2 樣機(jī)試制過程綜述
4.3 關(guān)鍵工藝解決情況
4.3.1 鐵心工藝
4.3.2 繞組工藝
4.4 樣機(jī)試制過程的質(zhì)量控制
4.4.1 鐵心工藝質(zhì)量控制
4.4.2 繞組工藝質(zhì)量控制
第5章 集成濾波電感變壓器在船舶整流系統(tǒng)中的仿真建模
5.1 船舶整流系統(tǒng)的組成
5.2 船舶整流系統(tǒng)濾波與功率補(bǔ)償?shù)脑O(shè)計(jì)
5.2.1 前向通道大阻抗諧波抑制技術(shù)
5.2.2 船舶整流系統(tǒng)功率補(bǔ)償無功分配的優(yōu)化
5.3 集成濾波電感變壓器的Matlab建模
5.3.1 多繞組變壓器的計(jì)算模型
5.3.2 集成濾波電感變壓器互感矩陣的Ansoft算法流程
5.4 船舶整流系統(tǒng)的仿真分析
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
【參考文獻(xiàn)】
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