توضیحات
ABSTRACT
Medium Voltage DC (MVDC) distribution Power Systems for all-electric ships (AES) can be regarded as functionally composed of three subsystems, namely the power sources, the load centers and the istribution network. Extensive use of power electronics is required for connecting power sources and load centers to the MVDC bus and for protecting the MVDC power system through properly placed DC circuit breakers. In this paper, an overview is given of the power electronics equipment found in the literature and on the market that could besuitable for use in future AES MVDC power systems. Some industrial experiences regarding DC generator systems, energy storage apparatus and solid-state DC circuit breaker prototypes are reported in the paper as examples of state-of-the-art realizations. Different DC/DC converters, which can be employed as solid-state transformers, are also discussed and a structure obtained by combining them is proposed.
INTRODUCTION
Nowadays, the development of power electronics has reached alevel that encourages designers to consider the feasibility of DC-distribution power systems in various forms and application fields . Some companies offer proven solutions for High Voltage DC (HVDC) transmission systems . However, at present few Medium Voltage DC (MVDC) power systems exist and most of them are in a prototyping or experimental stage , therefore in this market sector no or very few ready-to-use solutions can be found yet. Nevertheless, both public research centers and R & D units of leading private companies are working in this direction . A leading sector for the study and experimentation of MVDC power systems is the marine sector , where important investments have been and are being made to develop this technology . At present the Integrated Power System (IPS) of largest commercial vessels is characterized by a Medium Voltage AC (MVAC) distribution. A promising solution to improve IPS performance relies on moving from MVAC to MVDC power systems . Compared to its MVAC counterpart, MVDC distribution has several advantages such as: • no need for phase angle synchronization of power sources, which simplifies connection and disconnection procedures for power generation and storage devices of different type and size; • reducing the size and ratings of on-board switchgear and cables and elimination of bulky low frequency transformers; • improved management of fault currents, system reconfiguration and power flow in transient and emergency conditions; • enhanced efficiency thanks to the elimination of reactive current and to the possibility of variable speed prime mover operation; • removal of frequency constraints from the design and operation of generator sets , leading to size and weight reduction for generators and reducing the running cost gap between gas turbines and diesel engines. This can make it more affordable to use gas turbines, which are known .to produce .much less polluting emissions than diesel engines
چکیده
سیستم توزیع متوسط ولتاژ DC (MVDC) سیستم های قدرت برای کشتی های تمام الکتریکی (AES) را می توان به عنوان عملکردی از سه زیرسیستم، یعنی منابع قدرت، مراکز بار و شبکه توزیع، در نظر گرفت. استفاده گسترده از برق الکترونیک برای اتصال منابع قدرت و مراکز بار به اتوبوس MVDC و برای محافظت از سیستم قدرت MVDC از طریق قطع کننده های DC به درستی قرار داده شده مورد نیاز است. در این مقاله، یک مرور کلی از تجهیزات الکترونیک قدرت موجود در ادبیات و بازار موجود است که می تواند برای استفاده در آینده سیستم های قدرت AES MVDC قابل استفاده باشد. بعضی از تجارب صنعتی در رابطه با سیستم های ژنراتور DC، دستگاه ذخیره سازی انرژی و نمونه های مدار DC مدار جامد در این مقاله به عنوان نمونه هایی از تحقق های پیشرفته ای گزارش شده است. مبدلهای DC / DC مختلف که می توانند به عنوان ترانسفورماتورهای حالت جامد مورد استفاده قرار گیرند، مورد بحث قرار گرفته و ساختار به دست آمده با ترکیب آنها پیشنهاد شده است.
مقدمه
امروزه توسعه الکترونیک قدرت به یک سطح رسیده است که طراحان را تشویق می کند تا امکان استفاده از سیستم های قدرت توزیع DC را در زمینه های مختلف و زمینه های کاربردی مورد بررسی قرار دهند. برخی از شرکت ها راه حل های اثبات شده برای سیستم های انتقال ولتاژ بالا (HVDC) را ارائه می دهند. با این حال، در حال حاضر چندین سیستم قدرت متوسط ولتاژ DC (MVDC) وجود دارد و اکثر آنها در یک مرحله نمونه برداری یا آزمایش قرار دارند، بنابراین در این بخش بازار هیچ راه حل هایی برای استفاده آماده نیست. با این وجود، هر دو مرکز تحقیقات عمومی و واحد های تحقیق و توسعه شرکت های خصوصی پیشرو در این زمینه کار می کنند. یک بخش پیشرو برای مطالعه و آزمایش سیستم های قدرت MVDC، بخش دریایی است که در آن سرمایه گذاری های مهم برای توسعه این تکنولوژی صورت گرفته است. در حال حاضر سیستم برق مجتمع (IPS) بزرگترین کشتی های تجاری دارای یک توزیع متوسط ولتاژ AC (MVAC) است. راه حل امیدوار کننده برای بهبود عملکرد IPS متکی بر انتقال از MVAC به سیستم های قدرت MVDC است. در مقایسه با همتای MVAC، توزیع MVDC دارای مزایای متعددی از جمله: • بدون نیاز به هماهنگ سازی زاویه فاز منابع قدرت، که روش های اتصال و قطع برای دستگاه های تولید و ذخیره سازی نوع و اندازه های مختلف را ساده می کند؛ • کاهش اندازه و رتبه بندی سوئیچ ها و کابل های برقی و حذف ترانسفورماتورهای با فرکانس بزرگ؛ • بهبود مدیریت جریانهای گسل، تنظیم مجدد سیستم و جریان برق در شرایط گذرا و شرایط اضطراری؛ • افزایش کارایی به لطف حذف جریان فعلی و امکان عملیات اولیه موتور متغیر سرعت؛ • حذف محدودیت های فرکانس از طراحی و بهره برداری از مجموعه ژنراتور، منجر به کاهش اندازه و وزن برای ژنراتور ها و کاهش فاصله هزینه های در حال اجرا بین توربین های گاز و موتورهای دیزل. این باعث می شود که توربو گازهای بادی که از تولید گازهای گلخانه ای کمتری نسبت به موتورهای دیزلی تولید می کنند، ارزان تر باشند.
Year: 2018
Publisher : ELSEVIER
By : Simone Castellan, Roberto Menis, Alberto Tessarolo, Fabio Luise, Teresa Mazzuca
File Information: English Language/ 18 Page / size: 1.52 MB
سال : 1396
ناشر : ELSEVIER
کاری از : سیمونه کاستلان، روبرتو منیس، آلبرتو تسارلو، فابیو لوئیز، ترزا مزدوکا
اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 18 صفحه / حجم : MB 1.52
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.