中小型玻璃钢电动船动力系统设计研究

发布时间：2020-07-09 16:18

【摘要】：目前环境污染问题日益严重,传统船舶在航行过程中产生的油污废气给景区湖泊带来了很大的影响,各种化石能源紧缺问题也逐渐显现,因此,能够取代这些传统能源的新能源船舶就成了研究的重点。电动船作为新能源船舶之一,与传统船舶相比有无污染、控制简单、结构简便等优点。玻璃钢电动观光船作为中小型玻璃钢电动船中具有一定代表性的船舶,适合作为具体研究对象。玻璃钢电动观光船由于自身工作特点,需要经常制动,所以船用微网系统需要能够抗干扰,在负载突变时迅速稳定,为提高船舶续航能力需要,对船舶推进系统需要进行构建与设计,以实现船舶长久续航。因此,本文在相关课题的基础上,针对绿色环保的玻璃钢电动观光船,研究中小型玻璃钢电动观光船的动力系统设计。分析国内外电动船舶的发展,研究各种动力电池在船舶上的应用,对比传统柴油机驱动船舶的优缺点,得出玻璃钢电动船的应用优势,选用磷酸铁锂电池作为动力驱动电池,根据玻璃钢电动观光船压载要求选用分布式电池管理结构并选择合适的电池管理系统。根据玻璃钢电动观光船的动力特点,设计合适的电池组和DC-DC控制器组成的电池系统;根据船舶航行要求,设计抗干扰的船舶电网系统。玻璃钢电动观光船工作过程中经常需要进行制动,为减轻制动产生的损害以及提高船舶续航能力,设计电力推进系统制动能量回馈系统,采用SVPWM调制技术,控制策略采用基于前馈解耦的双闭环控制,实现能量双向流动、直流电压可控。对玻璃钢电动观光船工作需求对能量管理系统进行了研究,设计基于PLC和Labview的玻璃钢电动观光船的动力推进监控系统,采用总线技术实现西门子S7-300控制器对船舶仪器仪表和设备以及上位机的通讯,实现对船舶动力电池电压电流以及推进系统参数的实时监控,实现综合统一管理,提高玻璃钢电动观光船自动化效率。通过系统仿真,表明系统能够可靠运行,能够有效实现动力系统监控,动力系统满足设计要求。
【学位授予单位】：浙江海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：U665.1
【图文】：

电池管理系统

中小型玻璃钢电动船动力系统设计研究论是汽车还是船舶，所需动力源也越来越多，动辄成百上千块电池，电池难以集一起，这就使得电池信息传输到中央处理器容易受到干扰，无法得到准确初始数得电池管理所处理出来的数据进一步偏差；集中式电池管理系统较为固定，一般下不具备扩展性，无法灵活应用其他结构电池组，在单体电池发生损坏时会影响系统精度[38]。一般一艘观光船就需要几百块动力锂电池，而且由于船舶压载配重的方式，锂集中于船舶底仓，使用分布式管理系统可使压载分布均衡，使得船舶更为稳定。，本系统采用分布式结构。.3.3 电池管理系统

系统结构图,微网,系统结构图

图 3-1 微网系统结构图Fig3.1 Microgrid system structure diagram本系统通过对锂离子电池 SOC 信息以及船舶正常运行和仪器仪表及生活用电进行采集，对采集到的数据进行处理。.3 微网电力系统的建模与仿真建立玻璃钢电动观光船微网电力系统仿真来对船舶微网电力系统进行进一步。本文通过仿真软件 MATLAB/Simulink 建立船舶微网电力系统模型，对该系统仿真分析。.3.1MATLAB/Simulink 简介Matlab 全称是矩阵实验室，在 20 世纪 80 年代初由美国 Math Works 公司于推软件主要功能是进行数据分析、数值计算、算法开发等[40]。通过一个易于使用的窗口环境将矩阵计算等的建模和仿真等功能集中，该软件为众多领域提供了多种解决问题的方法[41]，Matlab 的优点众多，比较突出的是：高编程效率、良好的

动力电池,电池管理

图 3-2 动力电池系统Fig3.2 Power battery system.SOC 电池管理模型为防止动力电池过冲或者过放，要给电池管理系统设定一定范围，本系统把电 SOC 设定在 20%-95%之间，将参考电压设定为 500V，如图 3-3 所示。图 3-3 SOC 电池管理模型Fig3.3 SOC battery management model

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