基于PLC的多能源船舶能量管理系统研发

发布时间：2017-05-24 23:01

  本文关键词：基于PLC的多能源船舶能量管理系统研发，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着水上旅游经济的发展,游览船舶需求量不断增加。但传统的游览船舶会产生日益突出的环境和污染问题,对水域生态造成一定的破坏,不利于可持续发展。结合新能源应用技术和电力推进技术是解决该问题的一种有效方法。随着光伏发电技术的越来越成熟,太阳能在新能源船舶上应用受到越来越多的关注,同时,太阳能存在能量分散,能量密度低、受天气、气候影响大、能量输出不稳定、效率偏低等明显缺点,使纯太阳能的船舶续航能力不足,往往不能满足船舶的航行要求。结合传统柴油发电机组,采用太阳能、锂电池等新能源构成的混合动力船舶,不仅可以充分发挥太阳能的优势,又可以弥补续航不足的缺点,但如何解决混合能源电力系统的稳定运行、节能效果和续航能力的之间的矛盾就成了混合动力船舶推广应用的关键技术问题。因此,本文针对有柴油发电机、太阳能和锂电池组成的船舶多能源电力系统,借鉴国内外新能源船舶的研究成果,结合多能源船舶的特点,在福建省科技重点项目“新型多能源船舶电站关键技术研发”和相关企业课题的支持下,研发一类混合动力游览船舶的电力系统架构、能源分配管理等关键技术并在实船应用。具体内容如下:1、分析国内外新能源船舶的发展现状,针对纯太阳能游览船舶续航性的不足,根据各个能量源的特点及船舶设计要求,提出混合动力游览船舶的整船电力系统架构。2、通讯系统与监控系统设计。采用CAN总线技术与工业以太网技术,实现PLC与电池管理系统以及PLC与监控系统的通讯,稳定、可靠。两种总线技术将整个系统的数据信息连成一体的同时,提供了丰富的接口便于进行设备扩展。整船监控系统可以实时监测各个设备的参数信息及运行状况,提高船舶的自动化水平。3、研发基于PLC的多能源混合动力游览船舶能量管理系统,根据游览船舶的设计要求,提出基于不同工况的能量管理控制策略。利用MATLAB建立仿真模型,模拟混合动力游览船舶在不同工况下的能量分配,分析系统方案的可行性。在理论研究可行的基础上,进行能量管理开发。4、将研发的混合动力游览船舶能量管理系统运用到实船中,通过实船测试表明本系统可以有效的管理各个能量源,在保证游览船舶航行的同时做到了太阳能利用率的最大化,符合预期目标。
【关键词】：混合动力 游览船舶 能量管理
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U664.8
【目录】：

• 摘要4-5
• 英文摘要5-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景、目的和意义9-10
• 1.2 新能源的分类10-12
• 1.3 新能源在国内外船舶上的应用现状12-13
• 1.4 本文主要研究内容13
• 1.5 本章小结13-15
• 第2章 多能源船舶电力系统设计15-24
• 2.1 多能源供电系统15-21
• 2.1.1 太阳能发电系统15-17
• 2.1.2 风力发电系统17-18
• 2.1.3 磷酸铁锂电池储能系统18-20
• 2.1.4 柴油发电机20-21
• 2.2 能量管理系统设计要求21-22
• 2.3 多能源船舶电力系统拓扑结构设计22-23
• 2.4 本章小结23-24
• 第3章 多能源游览船舶能量管理系统仿真研究24-32
• 3.1 能量管理系统控制策略分析24
• 3.2 太阳能光伏系统建模与仿真24-27
• 3.2.1 太阳能电池数学模型24-25
• 3.2.2 光伏组件建模与仿真25-27
• 3.3 能量管理系统建模27-31
• 3.3.1 系统建模与仿真27-30
• 3.3.2 仿真结果分析30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第4章 多能源游览船舶能量管理系统研发32-49
• 4.1 基于PLC的能量管理控制系统设计32-37
• 4.1.1 多能源船舶控制系统硬件组成32-35
• 4.1.2 控制流程设计35-37
• 4.2 基于总线技术的数据传输系统设计37-42
• 4.2.1 CAN总线通信与数据传输37-41
• 4.2.2 工业以太网通讯技术41-42
• 4.3 基于MCGS触摸屏的能量管理监控系统设计42-47
• 4.3.1 监控系统介绍42-43
• 4.3.2 MCGS工业触摸屏组态流程43-45
• 4.3.3 监控系统设计与组态45-47
• 4.4 系统实验平台研发47-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 系统调试与数据分析49-54
• 5.1 多能源船舶能量管理系统实际调试49-51
• 5.2 运行数据分析51-53
• 5.3 本章小结53-54
• 第6章 总结与展望54-56
• 6.1 本文完成的主要工作54
• 6.2 下一步工作的展望54-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-59
• 在学期间发表的学术论文59

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