基于混合储能的邮轮综合电网仿真分析与优化

发布时间：2020-07-05 07:47

【摘要】：邮轮综合电网是邮轮的重要组成部分,对保障邮轮运行过程中连续可靠供电、设备的正常运行、电能质量的提高至关重要。随着邮轮规模逐渐扩张,邮轮综合电网的电站和推进电机容量不断增大,供配电系统的管理、控制及自动化水平越来越高。同时推进负载是占据大部分电站容量的重要负荷,当其运行状态发生改变时,会造成功率与电压的大幅度波动,影响邮轮电网的稳定性及电能质量。因此仿真分析邮轮综合电网在工况变化时的运行特性是极其重要的。针对上述问题,本文在邮轮综合电力推进系统中引入由超级电容与蓄电池组成的混合储能系统,通过能量型与功率型储能元件充放电平抑邮轮综合电网的功率波动,提高系统稳定性与电能质量。首先,依据邮轮各部分元件实际运行原理,针对性建立从发电端到负载推进端的邮轮综合电力推进系统数学模型库,并研究超级电容和蓄电池的工作原理,确定出适用于邮轮综合电力推进系统的混合储能系统模型结构。利用Visual Studio 2010和数据库软件通过C++语言编程将数学模型集成到邮轮综合电力推进系统模块化仿真平台,为仿真分析邮轮综合电力推进系统实际运行特性奠定基础。其次,搭建出邮轮综合电网系统结构,对邮轮综合电力推进系统进行三种典型工况、推进负载大扰动和三相短路故障三种运行状态的仿真分析,发现直流母线电压存在的不稳定问题,提出引入混合储能系统在后端削弱波动带来的影响,提高直流母线电压稳定性,改善系统性能指标。第三,依据邮轮综合电网拓扑结构确定混合储能系统的安装位置,并对混合储能系统结构进行设计,同时考虑储能元件的能量互补特性,采用低通滤波方式进行功率分配,结合模糊PI充放电控制策略,实现混合储能系统精确高效的能量管理。最后,进行带有混合储能的邮轮综合电力推进系统典型工况、推进负载大扰动和三相短路故障仿真,结果表明混合储能系统可以明显改善三种工况下直流母线电压稳定性,且效果优于采用常规算法的单一电容储能方式。
【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】：U665.1
【图文】：

图 2.1 柴油机及调速系统原理图下面给出柴油机及调速系统各部分的实用数学模型：（1）测速装置测速反馈装置功能是实时采集柴油机飞轮转速，内部传感器将速度信号转换为容别和计算的电压信号，转速给定的电压与反馈信号的差值输入给PID控制器。测速的数学传递函数为：1 1( )( )= =fU sG Kn s（2-1（2）驱动机构及执行器PID控制器通过运算把转速给定电压与反馈电压的差值转化为控制信号输入给驱构，驱动机构及执行器将控制电信号转换为柴油机调节的油门机械信号，控制喷油大小。柴油机的驱动器和执行器在自动控制原理中通常为一阶惯性环节，其传递函以表示为：22( )= =+L s KG（2-2

柴油机及其调速系统模型

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本文编号：2742317