基于DSP的小型混合动力船舶能量管理系统研发
发布时间：2022-08-07 16:55
随着水上旅游业的蓬勃发展,内河、湖泊及沿海等景区观光游览船的需求量不断增加,以柴油发电机作为能量源的传统游览船所产生的水质污染、噪声干扰等问题也日益突出。近年来,锂电池组作为动力能源在交通工具中的广泛应用,采用锂电池和柴油发电机作为能量源的混合动力船舶也得到越来越多的关注。但是,锂电池存在使用寿命和续航能力短的问题,已然成为其推广应用的关键技术瓶颈。因此,本文以锂电池组和柴油发电机作为能量源的混合动力船舶为研究对象,针对混合动力船舶的能源分配、节能环保与续航能力之间的矛盾,通过充分动力电池组研究设计其能量管理策略,并开发一种基于DSP（Digital Signal Processing,DSP）的小型混合动力船舶能量管理系统。主要工作如下:首先,原型船与动力源的选择,并针对小型混合动力船舶供电能量源的种类和微网结构特点,设计合理的电力系统拓扑结构并分析其运行模式。其次,为了有效的管理船舶能量源,设计独立微网下船舶柴油发电机与动力电池组协调控制策略。锂电供电模式下:采用多参数动态约束电池组持续峰值功率估计算法,估算锂电池组的充放电峰值功率,并依此设计锂电供电下的能量管理策略。柴电供电模式...
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 小型混合动力船舶国内外研究现状
1.2.2 能量管理系统国内外研究现状
1.2.3 能量管理策略国内外研究现状
1.3 典型船舶的选取
1.4 本文的研究内容
第二章 船舶电力系统结构设计
2.1 引言
2.2 小型船舶微网系统结构与特点
2.2.1 船舶微网系统结构
2.2.2 船舶微网系统特点
2.3 船舶分布式电源分析
2.3.1 动力电池
2.3.2 柴油发电机
2.4 船舶电力推进系统拓扑结构设计
2.5 船舶运行模式分析
2.5.1 岸电运行模式
2.5.2 锂电供电运行模式
2.5.3 柴电供电运行模式
2.6 本章小结
第三章 船舶能量管理策略研究
3.1 引言
3.2 锂电供电模式下能量管理策略
3.2.1 电池模型简介
3.2.2 基于Thevenin模型的锂电池组峰值功率能力估计
3.2.3 动力电池组切换控制策略
3.3 柴电供电模式下能量管理策略
3.3.1 柴油发电机工作原理分析
3.3.2 ADP算法介绍
3.3.3 基于BP网络的自适应动态规划算法
3.3.4 柴电供电最优控制策略
3.4 本章小结
第四章 基于DSP的船舶能量管理系统研发
4.0 引言
4.1 系统硬件总体设计方案
4.2 系统硬件组成
4.2.1 主控单元简介
4.2.2 系统主要电气设备简介
4.3 系统软件设计
4.3.1 CAN总线应用设计
4.3.2 电压、电流信号采集软件设计
4.3.3 串行通信软件设计
4.4 MCGS触摸屏监控系统软件设计
4.5 本章小结
第五章 实船调试与数据分析
5.1 引言
5.2 船舶能量管理系统架构
5.2.1 通讯调试
5.3 系统运行实现及数据分析
5.3.1 系统运行实现
5.3.2 数据分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
在学期间科研成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能新能源船舶的概念及关键技术[J]. 范爱龙,贺亚鹏,严新平,王骏腾. 船舶工程. 2020(03)
[2]多惯性导航系统信息融合方法研究[J]. 芈小龙,向敏. 舰船科学技术. 2019(17)
[3]电池管理系统关键技术综述[J]. 周荔丹,蔡东鹏,姚钢,殷志柱. 电池. 2019(04)
[4]磷酸铁锂电池作为电推船舶动力源的应用分析[J]. 唐礼辉. 江苏科技信息. 2019(22)
[5]船舶柴电混合动力系统能量管理控制策略[J]. 肖能齐,徐翔,周瑞平. 哈尔滨工程大学学报. 2020(01)
[6]2018年海洋科学领域研究热点解析[J]. 张灿影,王金平,高峰,冯志纲,孔秀,王琳,於维樱,马丽丽. 广西科学. 2019(03)
[7]船舶并联式油电混合动力系统设计[J]. 夏敬停,李绍海,赖琛. 船舶工程. 2019(05)
[8]纯电动游览船锂电池组的控制策略[J]. 朱永怀,俞万能,孟飞. 船舶工程. 2019(04)
[9]动力电池模型综述[J]. 郑旭,郭汾. 电源技术. 2019(03)
[10]船舶混合动力系统的发展与应用[J]. 黄兴,石磊,卫卫. 船舶. 2019(01)
博士论文
[1]基于自适应滑模的船舶微电网多模式运行控制研究[D]. 张勤进.大连海事大学 2015
[2]基于数据模型融合的电动车辆动力电池组状态估计研究[D]. 熊瑞.北京理工大学 2014
硕士论文
[1]直流微电网稳定性及控制策略的研究[D]. 陈锐.东北农业大学 2019
[2]小型混合动力船舶微网能量管理系统研发[D]. 孟飞.集美大学 2019
[3]基于自适应动态规划控制策略的混合动力电动汽车能量管理研究[D]. 刘洋.长春工业大学 2018
[4]基于光柴储船舶微网功率分配策略研究[D]. 王文斌.集美大学 2018
[5]柴电混合推进系统动力分配优化控制研究[D]. 林靖坤.大连海事大学 2017
[6]小型内河游艇混合动力系统的设计与研究[D]. 臧壮.江苏科技大学 2017
[7]直交流混合微电网关键技术研究与工程应用[D]. 陈颖.厦门大学 2017
[8]具有传输时延与数据包丢失的网络化控制系统的最优控制[D]. 金薇.广东工业大学 2016
[9]多能源船舶微网功率分配控制策略研究[D]. 傅清钰.集美大学 2016
[10]太阳能游览船电池组SOC估算及续航里程研究[D]. 陈朝煌.集美大学 2016
本文编号：3670693
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 小型混合动力船舶国内外研究现状
1.2.2 能量管理系统国内外研究现状
1.2.3 能量管理策略国内外研究现状
1.3 典型船舶的选取
1.4 本文的研究内容
第二章 船舶电力系统结构设计
2.1 引言
2.2 小型船舶微网系统结构与特点
2.2.1 船舶微网系统结构
2.2.2 船舶微网系统特点
2.3 船舶分布式电源分析
2.3.1 动力电池
2.3.2 柴油发电机
2.4 船舶电力推进系统拓扑结构设计
2.5 船舶运行模式分析
2.5.1 岸电运行模式
2.5.2 锂电供电运行模式
2.5.3 柴电供电运行模式
2.6 本章小结
第三章 船舶能量管理策略研究
3.1 引言
3.2 锂电供电模式下能量管理策略
3.2.1 电池模型简介
3.2.2 基于Thevenin模型的锂电池组峰值功率能力估计
3.2.3 动力电池组切换控制策略
3.3 柴电供电模式下能量管理策略
3.3.1 柴油发电机工作原理分析
3.3.2 ADP算法介绍
3.3.3 基于BP网络的自适应动态规划算法
3.3.4 柴电供电最优控制策略
3.4 本章小结
第四章 基于DSP的船舶能量管理系统研发
4.0 引言
4.1 系统硬件总体设计方案
4.2 系统硬件组成
4.2.1 主控单元简介
4.2.2 系统主要电气设备简介
4.3 系统软件设计
4.3.1 CAN总线应用设计
4.3.2 电压、电流信号采集软件设计
4.3.3 串行通信软件设计
4.4 MCGS触摸屏监控系统软件设计
4.5 本章小结
第五章 实船调试与数据分析
5.1 引言
5.2 船舶能量管理系统架构
5.2.1 通讯调试
5.3 系统运行实现及数据分析
5.3.1 系统运行实现
5.3.2 数据分析
5.4 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
致谢
参考文献
在学期间科研成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]智能新能源船舶的概念及关键技术[J]. 范爱龙,贺亚鹏,严新平,王骏腾. 船舶工程. 2020(03)
[2]多惯性导航系统信息融合方法研究[J]. 芈小龙,向敏. 舰船科学技术. 2019(17)
[3]电池管理系统关键技术综述[J]. 周荔丹,蔡东鹏,姚钢,殷志柱. 电池. 2019(04)
[4]磷酸铁锂电池作为电推船舶动力源的应用分析[J]. 唐礼辉. 江苏科技信息. 2019(22)
[5]船舶柴电混合动力系统能量管理控制策略[J]. 肖能齐,徐翔,周瑞平. 哈尔滨工程大学学报. 2020(01)
[6]2018年海洋科学领域研究热点解析[J]. 张灿影,王金平,高峰,冯志纲,孔秀,王琳,於维樱,马丽丽. 广西科学. 2019(03)
[7]船舶并联式油电混合动力系统设计[J]. 夏敬停,李绍海,赖琛. 船舶工程. 2019(05)
[8]纯电动游览船锂电池组的控制策略[J]. 朱永怀,俞万能,孟飞. 船舶工程. 2019(04)
[9]动力电池模型综述[J]. 郑旭,郭汾. 电源技术. 2019(03)
[10]船舶混合动力系统的发展与应用[J]. 黄兴,石磊,卫卫. 船舶. 2019(01)
博士论文
[1]基于自适应滑模的船舶微电网多模式运行控制研究[D]. 张勤进.大连海事大学 2015
[2]基于数据模型融合的电动车辆动力电池组状态估计研究[D]. 熊瑞.北京理工大学 2014
硕士论文
[1]直流微电网稳定性及控制策略的研究[D]. 陈锐.东北农业大学 2019
[2]小型混合动力船舶微网能量管理系统研发[D]. 孟飞.集美大学 2019
[3]基于自适应动态规划控制策略的混合动力电动汽车能量管理研究[D]. 刘洋.长春工业大学 2018
[4]基于光柴储船舶微网功率分配策略研究[D]. 王文斌.集美大学 2018
[5]柴电混合推进系统动力分配优化控制研究[D]. 林靖坤.大连海事大学 2017
[6]小型内河游艇混合动力系统的设计与研究[D]. 臧壮.江苏科技大学 2017
[7]直交流混合微电网关键技术研究与工程应用[D]. 陈颖.厦门大学 2017
[8]具有传输时延与数据包丢失的网络化控制系统的最优控制[D]. 金薇.广东工业大学 2016
[9]多能源船舶微网功率分配控制策略研究[D]. 傅清钰.集美大学 2016
[10]太阳能游览船电池组SOC估算及续航里程研究[D]. 陈朝煌.集美大学 2016
本文编号：3670693
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