船舶电力推进系统的谐波抑制技术研究

摘要

当代船舶电力推进系统中使用了大量的非线性元器件，对电网产生了极大的谐波污染。电网系统中的非线性负载类型很多，随着变频器容量在船舶电网系统中不断的扩大，使得变频器成为目前船舶电网中最主要的谐波源之一。
　　船舶电网作为一个有限容量的独立电网系统，对电能质量有较高的要求以确保船上的所有设备安全稳定地运行。中国船级社对谐波有明确的限制标准，要求船舶电网的总电压谐波失真不超过10％。
　　本文阐述了船舶电网谐波产生的原因及其危害，从主动抑制谐波产生的角度出发，分析、比较了船舶电力推进系统几种常用的整流技术及其谐波抑制效果。通过对6脉波、12脉波、24脉波整流技术以及PWM整流技术的原理进行分析，并结合XX型游轮综合电力系统方案，设计了12脉波整流、24脉波整流、采用L滤波器的有源前端整流和采用LCL滤波器的有源前端整流等多种风冷与水冷方案，并进行了计算、仿真和分析，对典型工况下的交流母线电压波形进行了电压总谐波畸变率的分析，得到了各种整流技术方案下的谐波抑制效果。
　　最后，从性能、体积、重量、噪音、成本和冷却方式等方面对各种方案做了详细比较并得出结论。多脉波整流可以满足船舶电力推进系统对谐波抑制的要求，但谐波抑制效果受运行方式的影响；采用 LCL滤波器的有源前端整流能很好地抑制谐波，且不受运行方式的影响，是船舶电力推进系统中较为理想的谐波抑制方案，是未来的发展趋势。

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第一章引言

1 .1课题的背景及意义

1 .2船舶电力推进系统谐波产生的原因及其危害

1 .3各大船级社对谐波的规定

1 .4谐波抑制方法综述

1 .5本文的研究工作

第二章电力推进船舶电网谐波的产生和抑制

2 .1多脉波整流器的原理及分析

2 .2有源前端整流的原理及分析

2 .3本章小结

第三章多脉波整流在电力推进系统中的谐波抑制

3 .1电力推进系统的网络架构

3.2 1 2脉波整流的电力推进系统谐波抑制的仿真与分析

3.3 2 4脉波整流的电力推进系统谐波抑制的仿真与分析

3 .4特殊工况下的电力推进系统谐波抑制的仿真与分析

3 .5主推进变压器

3 .6本章小结

第四章有源前端整流在电力推进系统中的谐波抑制

4 .1带L滤波器的有源前端整流

4 .2带LCL滤波器的有源前端整流

4 .3空冷和水冷的AFE变频器方案

4 .4本章小结

第五章总结

5 .1结论

5 .2展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文和专利

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