船舶电力推进储能控制策略与容量配置研究
发布时间：2021-02-01 02:49
随着人们对石化能源的不断开采使用,导致未来的石化能源必将枯竭。因此,在船舶上由石化能源作为燃料来驱动的内燃机将会退出历史舞台,转变为以电力作为能源来驱动的电力推进系统。以电力推进船舶将会有传统动力船舶所不具备的优势,电力推进船舶的驱动力大、调速范围大、便于安装维修、噪音小、环境污染小等特点受到世界各国广泛的应用。因此,对船舶电力推进系统的研究将会对船舶的理论发展和实际意义都具有非常重大的价值。船舶运行中进行停车、倒车、遇到大负荷的脉冲负载和电网故障会对直流母线造成欠压和过压,严重损害船舶电力系统的稳定运行。基于此,本文设计一种混合储能装置来抑制直流母线电压及功率的波动,提高船舶电力系统的稳定性。本文首先对船舶电力推进系统的主要模块进行数学建模,包括原动机及其调速模块、发电机模块、推进电机模块以及螺旋桨模块。在基本的船舶电力推进系统上建立锂电池-超级电容混合储能的模型,分别对锂电池二阶RC模型和超级电容等效模型进行分析和搭建,并对仿真模型的充放电曲线与实际储能元件的充放电曲线进行验证。其次,对锂电池-超级电容混合储能模型设计一种MMC-BDC控制策略,采用串联均压的控制方法,将N组半桥电...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
可控相复励励磁系统Simulink仿真模型
图 2.6 磁链开环转差型矢量控制 Simulink 仿真模型2.4 船机桨数学模型在船舶电力推进系统中，船舶通过推进电机来克服水的阻力驱动螺旋桨旋转，从而进行航行。因此，分析船舶电力推进系统螺旋桨的数学模型和工作特性是非常重要的。本节从螺旋桨的动力特性入手，包括其特性参数，螺旋桨与船体之间的相互作用，敞水特性以及系数的改进，船舶运动阻力特性，建立了数学模型，为船舶桨模型的仿真提供了理论依据。2.4.1 螺旋桨动力特性当螺旋桨叶片旋转并产生动力时，桨叶将受到水流的反向作用力，推进力最终通过螺旋桨轴和推力轴承到达船体。除了自身的旋转，螺旋桨也会沿着船的轴线移动。螺旋桨的动力特性主要反映为进速比 J 与螺旋桨的推力 P 与转矩 M 的变化特征[50]。根据螺旋桨在敞水中的运动特征可以得到其推动力 P 和转矩 M 的表达式：42PpP = KρnD(2-36)
35通过上述储能变换器的控制策略框图，在仿真中建立该变换器的储能控制策略模型，如图 3.9 所示。图 3.9 MMC-BDC 储能变换器控制策略仿真模型图3.2.4 MMC-BDC 储能系统的仿真为了验证本文基于模块化多电平双向DC/DC变换器的储能系统，在Matlab/Simulink中进行相应的仿真与验证。通过图 3.10 与图 3.11 所示的分别为 10 组不同初始电压的超级电容模块组成的储能系统，可以看出该控制策略不管从升压还是降压都能够很好的实现均压，维持各储能模块电压的稳定。
【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶发电机组的建模与仿真研究[J]. 王征,唐文俊. 船电技术. 2017(03)
[2]基于粒子群及混沌算法的联合概率数据关联研究[J]. 吴德君. 自动化技术与应用. 2017(02)
[3]三相异步电动机间接矢量控制系统的研究与仿真[J]. 范秋凤,李正斌,邢春芳. 工业控制计算机. 2016(09)
[4]含脉冲负载的综合电力系统运行特性分析[J]. 陈宇航,王刚. 船电技术. 2016(06)
[5]超级电容器研究进展及应用分析[J]. 刘义波,李峰,胡静. 电源技术. 2015(09)
[6]基于行驶工况的磷酸铁锂电池寿命模型研究[J]. 罗玉涛,王峰,喻皓,刘秀田. 汽车工程. 2015(08)
[7]储能系统在分布式发电中的应用[J]. 章建峰,杨祯,鲍陈磊,张艳军. 船舶工程. 2015(S1)
[8]一种小型船舶电力推进系统的仿真研究[J]. 张军贤,俞万能. 造船技术. 2015(02)
[9]浅谈舰船综合电力推进系统及其相关技术[J]. 朱炜. 船电技术. 2014(12)
[10]基于改进粒子群算法的小波神经网络在变压器故障诊断中的应用[J]. 程声烽,程小华,杨露. 电力系统保护与控制. 2014(19)
博士论文
[1]基于风/光发电系统的储能系统建模与控制[D]. 刘胜永.合肥工业大学 2016
[2]船舶电力推进模拟平台的研究[D]. 罗成汉.武汉理工大学 2013
硕士论文
[1]三相异步电动机矢量控制设计与实现[D]. 汪涛.湖北工业大学 2016
[2]船舶电力系统建模与仿真研究[D]. 侯林其.大连海事大学 2016
[3]基于模糊算法的风储联合系统控制策略研究[D]. 杨潇.山东大学 2016
[4]改进CPSO算法在电子产品生产调度中的应用[D]. 宋阳.大连理工大学 2015
[5]基于混合粒子群算法的配电网滤波器优化配置研究[D]. 林冬雪.东北石油大学 2015
[6]4190型船用中速柴油机电控调速系统仿真[D]. 项勇兵.集美大学 2015
[7]基于永磁同步电机的船舶电力推进及其控制策略优化研究[D]. 张军贤.集美大学 2015
[8]小型船舶电力推进装置系统仿真研究[D]. 陈源.江苏科技大学 2014
[9]船舶发电柴油机调速系统的研究与设计[D]. 卢贤基.大连海事大学 2013
[10]混合储能技术在微电网中的应用[D]. 李相男.燕山大学 2013
本文编号：3012063
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
可控相复励励磁系统Simulink仿真模型
图 2.6 磁链开环转差型矢量控制 Simulink 仿真模型2.4 船机桨数学模型在船舶电力推进系统中，船舶通过推进电机来克服水的阻力驱动螺旋桨旋转，从而进行航行。因此，分析船舶电力推进系统螺旋桨的数学模型和工作特性是非常重要的。本节从螺旋桨的动力特性入手，包括其特性参数，螺旋桨与船体之间的相互作用，敞水特性以及系数的改进，船舶运动阻力特性，建立了数学模型，为船舶桨模型的仿真提供了理论依据。2.4.1 螺旋桨动力特性当螺旋桨叶片旋转并产生动力时，桨叶将受到水流的反向作用力，推进力最终通过螺旋桨轴和推力轴承到达船体。除了自身的旋转，螺旋桨也会沿着船的轴线移动。螺旋桨的动力特性主要反映为进速比 J 与螺旋桨的推力 P 与转矩 M 的变化特征[50]。根据螺旋桨在敞水中的运动特征可以得到其推动力 P 和转矩 M 的表达式：42PpP = KρnD(2-36)
35通过上述储能变换器的控制策略框图，在仿真中建立该变换器的储能控制策略模型，如图 3.9 所示。图 3.9 MMC-BDC 储能变换器控制策略仿真模型图3.2.4 MMC-BDC 储能系统的仿真为了验证本文基于模块化多电平双向DC/DC变换器的储能系统，在Matlab/Simulink中进行相应的仿真与验证。通过图 3.10 与图 3.11 所示的分别为 10 组不同初始电压的超级电容模块组成的储能系统，可以看出该控制策略不管从升压还是降压都能够很好的实现均压，维持各储能模块电压的稳定。
【参考文献】：
期刊论文
[1]船舶发电机组的建模与仿真研究[J]. 王征,唐文俊. 船电技术. 2017(03)
[2]基于粒子群及混沌算法的联合概率数据关联研究[J]. 吴德君. 自动化技术与应用. 2017(02)
[3]三相异步电动机间接矢量控制系统的研究与仿真[J]. 范秋凤,李正斌,邢春芳. 工业控制计算机. 2016(09)
[4]含脉冲负载的综合电力系统运行特性分析[J]. 陈宇航,王刚. 船电技术. 2016(06)
[5]超级电容器研究进展及应用分析[J]. 刘义波,李峰,胡静. 电源技术. 2015(09)
[6]基于行驶工况的磷酸铁锂电池寿命模型研究[J]. 罗玉涛,王峰,喻皓,刘秀田. 汽车工程. 2015(08)
[7]储能系统在分布式发电中的应用[J]. 章建峰,杨祯,鲍陈磊,张艳军. 船舶工程. 2015(S1)
[8]一种小型船舶电力推进系统的仿真研究[J]. 张军贤,俞万能. 造船技术. 2015(02)
[9]浅谈舰船综合电力推进系统及其相关技术[J]. 朱炜. 船电技术. 2014(12)
[10]基于改进粒子群算法的小波神经网络在变压器故障诊断中的应用[J]. 程声烽,程小华,杨露. 电力系统保护与控制. 2014(19)
博士论文
[1]基于风/光发电系统的储能系统建模与控制[D]. 刘胜永.合肥工业大学 2016
[2]船舶电力推进模拟平台的研究[D]. 罗成汉.武汉理工大学 2013
硕士论文
[1]三相异步电动机矢量控制设计与实现[D]. 汪涛.湖北工业大学 2016
[2]船舶电力系统建模与仿真研究[D]. 侯林其.大连海事大学 2016
[3]基于模糊算法的风储联合系统控制策略研究[D]. 杨潇.山东大学 2016
[4]改进CPSO算法在电子产品生产调度中的应用[D]. 宋阳.大连理工大学 2015
[5]基于混合粒子群算法的配电网滤波器优化配置研究[D]. 林冬雪.东北石油大学 2015
[6]4190型船用中速柴油机电控调速系统仿真[D]. 项勇兵.集美大学 2015
[7]基于永磁同步电机的船舶电力推进及其控制策略优化研究[D]. 张军贤.集美大学 2015
[8]小型船舶电力推进装置系统仿真研究[D]. 陈源.江苏科技大学 2014
[9]船舶发电柴油机调速系统的研究与设计[D]. 卢贤基.大连海事大学 2013
[10]混合储能技术在微电网中的应用[D]. 李相男.燕山大学 2013
本文编号：3012063
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