基于混合储能的船舶电力推进系统直流母线电压控制研究

发布时间：2020-04-24 06:25

【摘要】：在民用和军用船舶领域中,船舶电力推进系统具有广阔的发展前景。电力推进系统中的直流母线是连接电力系统和推进系统的重要纽带,推进系统的运行性能和电力系统的供电都受到直流母线电压的稳定性能的影响,因此对于直流母线电压稳定性的研究就显得更为重要,本文研究了基于混合储能装置的直流母线电压波动控制技术。首先分析了电力推进船舶的典型拓扑结构,建立了电力推进船舶主要电器单元的数学模型和仿真模型,包括发电机模块、推进电动机模块、螺旋桨模块、储能模块。在建立的系统的基础上,对推进系统的正反转变换过程和突加脉冲负载过程进行了分析。然后,分析建立了磷酸铁锂电池RC模型和超级电容器等效模型。对参数进行了适当的修正,建立了仿真模型对磷酸铁锂电池和超级电容的特性进行了仿真分析。研究并构建了混合能系统的拓扑结构以及设计了基于超级电容SOC的协调控制策略,设计了混合储能系统的能量管理流程,目标期望设计的混合储能系统可以控制直流母线电压的稳定。根据选取的典型工况下的仿真波形,初步计算了混合储能系统各部分的储能容量。针对推进电机正反转变换工况和突加脉冲负载工况,对电力进系统直流母线波动情况进行分析。最后,将混沌改进粒子群优化算法应用于系统中,提出了一种优化方法,目标完成对储能系统容量的优化配置。确定了储能系统的约束条件,以储能元件花费的总金额为目标函数,优化了磷酸铁锂电池和超级电容器的并联和串联阵列结构。并在仿真软件中进行了仿真验证。
【图文】：

图 2.7 相复励交流无刷励磁控制系统的结构框图、自动调压调节器和交流励磁机等共同组成相复励交流无刷励磁控调压调节器主要由电压差单元、补偿器、相位控制单元、整流单元，它主要依据电压的偏差来调节十二相整流发电机的端电压。相复以及功率因数调节十二相整流发电机的端电压。两者共同作用以保定。装置是一个快速励磁系统，故而其输出电压 Ur表达式如下所示：( )22- ( ) ( )1 1F Fr d q q dF FK KU u ki x u ki x A sT s T s= + + =+ +(将参考电压和每一电压比较，得到相应的电压差△U：- /ref r stsb fdo a ffΔU = U U + U + U k U(递函数为：11cccczsTU UsT+= Δ+(元和整流单元的主要作用是放大信号，可以使用一个一阶惯性环

图 3.9 超级电容等效模型示工作时产生的漏电流。cccesu (t)= u(t) i(t)×R0般忽略不计，式(2-63)中电dtduiCcc00= ×，充电时间与充电电流之tUiRiCNcesc ×=×0电压，ic是超级电容器充电，端口电压方程如式(3-4= ccitdtitC tut()(1()()0
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U664.14

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本文编号：2638635