基于MMC的船舶中压直流电力系统建模与仿真
发布时间：2021-10-10 20:35
船舶综合电力系统将电力系统与推进系统相结合,提高了系统效率,显著地节省了燃料,是船舶动力发展的新方向。传统的交流电力系统已不足以满足日益增长的电能需求,船舶电力系统由交流逐步向直流发展。针对目前中压直流电力系统缺乏系统级的建模与控制问题,本文利用MATLAB/Simulink软件搭建了基于模块化多电平换流器（Modular multilevel converter,MMC）的船舶中压直流（Medium voltage DC,MVDC）电力系统仿真模型,为中压直流电力系统实验平台的构建打下基础。本文首先描述了船舶中压直流电力系统存在的三种结构,对其工作原理进行了分析,说明了各种结构存在的优缺点以及适用于的场景,进一步对目前船舶上使用的整流器进行了比较,通过对比分析全桥型模块化多电平换流整流器（Full bridge Modular multilevel converter,FMMC）在船舶MVDC电力系统中应用的优越性。然后对船舶MVDC电力系统各部分进行详细的建模分析,包括调速系统模型、励磁系统模型、同步发电机模型,以及MMC整流器模型,分析各个部分的结构与控制原理,归纳总结其数学模型...
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
5型驱逐舰电力系统结构
图 1-1 45 型驱逐舰电力系统结构Figure 1-1 Type 45 destroyer power system structure of图 1-1 为英国 45 型驱逐舰电力系统结构，采用 2 台 21WM 的燃气轮机组和2 台 2WM 柴油发电机发电，燃气轮带动主发电机，柴油机带动辅助发电机，两者的电力一同馈送配电网中，配电控制系统对其实施控制。该系统有 2 台 20WM每分钟 280 转的先进感应电动机驱动 2 台固定桨，最高速度可达 30 节，在高速航行时，推进电机的主要由燃气轮带动的主发电机驱动，在低速作业时，则由辅助的柴油发电机提供推进以及舰船本身服务系统所需的电力，而燃气轮可以停机以节省油耗。该系统于 2002 年开始演示验证，其中包括直流区域配电、直流区域保护、飞轮储能、燃料电池等先进技术。
图 1-3 054B 型护卫舰Figure 1-3 Type 054B frigate4B 型护卫舰如图 1-3 所示，动力方面采用 1 台输出功率约为 23WM 国产燃气轮机和 2 台输出功率约为 10WM 的 16PA6STC 的柴油机，总约为 33WM，与常规舰船比较可以获得更高的航速。正常排水量可能突，最大排水量可能达 5000 多吨，这已超越欧洲一些国家主战驱护舰排据。054B 型护卫舰具有更灵活的布局设计，电力系统摒弃了传统庞大传动齿轮箱，发电机组采用柔性电缆将电力输送给推进电机，不需要刚，并且不需要穿过船体进行安装，推进电机可以在舰船任意合适的位置而优化了舰船的空间布局，能够携带更多的燃料及武器。发电机组可以船底部空间的减震基座上，减少发电机运行中辐射到水中的噪声与震效的降低了舰船自身的噪声，提高了隐蔽性。文主要研究内容
【参考文献】：
期刊论文
[1]MMC在船舶中压直流电力系统中的应用[J]. 郭燚,张震,雷玉磊. 上海海事大学学报. 2018(01)
[2]基于下垂控制的直流微网多储能系统研究[J]. 陈景文,张东,党宏社. 电气传动. 2018(01)
[3]一种适合船舶中压直流电力系统的MMC并联结构[J]. 郭燚,雷玉磊,张震. 上海海事大学学报. 2017(04)
[4]船舶电力系统燃气轮机组双机并联运行建模与仿真[J]. 谢嘉令,施伟锋,卓金宝. 船电技术. 2017(11)
[5]FBMMC直流故障穿越机理及故障清除策略[J]. 和敬涵,黄威博,李海英,罗国敏,王光江,许寅. 电力自动化设备. 2017(10)
[6]国外舰艇综合电力系统研究综述[J]. 陈锋,曹洪涛,刘洋,宋杨. 舰船科学技术. 2017(17)
[7]电力推进船舶电网多脉冲变压整流器仿真研究[J]. 秦俊峰,白洪芬,彭亚东,邱峰. 舰船科学技术. 2017(13)
[8]舰船中压直流综合电力推进系统设计及稳态分析研究[J]. 兰海,鲍鹏,王琬婷. 中国造船. 2017(02)
[9]基于MMC的多端直流输电系统下垂控制策略[J]. 刘长富,张玉龙,竺炜,池喜洋,巫晓云. 电力科学与技术学报. 2017(02)
[10]基于电压下垂特性的MMC-MTDC协调控制策略[J]. 杨林,张英敏,李兴源. 四川电力技术. 2017(03)
博士论文
[1]基于模块化多电平换流器的直流输电系统控制策略研究[D]. 管敏渊.浙江大学 2013
硕士论文
[1]船舶中压电力系统建模与仿真[D]. 郑恒持.大连海事大学 2017
[2]直流微网自适应下垂均流技术研究[D]. 黄桂根.浙江大学 2016
[3]基于MMC的柔性直流输电系统研究[D]. 谢龙裕.湖南大学 2015
[4]模块化多电平变换器低频运行控制方法研究[D]. 梁改革.中国矿业大学 2014
[5]基于MATLAB/SIMULINK的船用柴油机仿真研究[D]. 张望.武汉理工大学 2013
[6]多电平变流器的开关调制技术研究[D]. 陈登升.燕山大学 2007
本文编号：3429113
【文章来源】：温州大学浙江省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
5型驱逐舰电力系统结构
图 1-1 45 型驱逐舰电力系统结构Figure 1-1 Type 45 destroyer power system structure of图 1-1 为英国 45 型驱逐舰电力系统结构，采用 2 台 21WM 的燃气轮机组和2 台 2WM 柴油发电机发电，燃气轮带动主发电机，柴油机带动辅助发电机，两者的电力一同馈送配电网中，配电控制系统对其实施控制。该系统有 2 台 20WM每分钟 280 转的先进感应电动机驱动 2 台固定桨，最高速度可达 30 节，在高速航行时，推进电机的主要由燃气轮带动的主发电机驱动，在低速作业时，则由辅助的柴油发电机提供推进以及舰船本身服务系统所需的电力，而燃气轮可以停机以节省油耗。该系统于 2002 年开始演示验证，其中包括直流区域配电、直流区域保护、飞轮储能、燃料电池等先进技术。
图 1-3 054B 型护卫舰Figure 1-3 Type 054B frigate4B 型护卫舰如图 1-3 所示，动力方面采用 1 台输出功率约为 23WM 国产燃气轮机和 2 台输出功率约为 10WM 的 16PA6STC 的柴油机，总约为 33WM，与常规舰船比较可以获得更高的航速。正常排水量可能突，最大排水量可能达 5000 多吨，这已超越欧洲一些国家主战驱护舰排据。054B 型护卫舰具有更灵活的布局设计，电力系统摒弃了传统庞大传动齿轮箱，发电机组采用柔性电缆将电力输送给推进电机，不需要刚，并且不需要穿过船体进行安装，推进电机可以在舰船任意合适的位置而优化了舰船的空间布局，能够携带更多的燃料及武器。发电机组可以船底部空间的减震基座上，减少发电机运行中辐射到水中的噪声与震效的降低了舰船自身的噪声，提高了隐蔽性。文主要研究内容
【参考文献】：
期刊论文
[1]MMC在船舶中压直流电力系统中的应用[J]. 郭燚,张震,雷玉磊. 上海海事大学学报. 2018(01)
[2]基于下垂控制的直流微网多储能系统研究[J]. 陈景文,张东,党宏社. 电气传动. 2018(01)
[3]一种适合船舶中压直流电力系统的MMC并联结构[J]. 郭燚,雷玉磊,张震. 上海海事大学学报. 2017(04)
[4]船舶电力系统燃气轮机组双机并联运行建模与仿真[J]. 谢嘉令,施伟锋,卓金宝. 船电技术. 2017(11)
[5]FBMMC直流故障穿越机理及故障清除策略[J]. 和敬涵,黄威博,李海英,罗国敏,王光江,许寅. 电力自动化设备. 2017(10)
[6]国外舰艇综合电力系统研究综述[J]. 陈锋,曹洪涛,刘洋,宋杨. 舰船科学技术. 2017(17)
[7]电力推进船舶电网多脉冲变压整流器仿真研究[J]. 秦俊峰,白洪芬,彭亚东,邱峰. 舰船科学技术. 2017(13)
[8]舰船中压直流综合电力推进系统设计及稳态分析研究[J]. 兰海,鲍鹏,王琬婷. 中国造船. 2017(02)
[9]基于MMC的多端直流输电系统下垂控制策略[J]. 刘长富,张玉龙,竺炜,池喜洋,巫晓云. 电力科学与技术学报. 2017(02)
[10]基于电压下垂特性的MMC-MTDC协调控制策略[J]. 杨林,张英敏,李兴源. 四川电力技术. 2017(03)
博士论文
[1]基于模块化多电平换流器的直流输电系统控制策略研究[D]. 管敏渊.浙江大学 2013
硕士论文
[1]船舶中压电力系统建模与仿真[D]. 郑恒持.大连海事大学 2017
[2]直流微网自适应下垂均流技术研究[D]. 黄桂根.浙江大学 2016
[3]基于MMC的柔性直流输电系统研究[D]. 谢龙裕.湖南大学 2015
[4]模块化多电平变换器低频运行控制方法研究[D]. 梁改革.中国矿业大学 2014
[5]基于MATLAB/SIMULINK的船用柴油机仿真研究[D]. 张望.武汉理工大学 2013
[6]多电平变流器的开关调制技术研究[D]. 陈登升.燕山大学 2007
本文编号：3429113
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