船舶电力推进实验平台监控设计及能效研究

发布时间：2017-08-09 03:07

  本文关键词：船舶电力推进实验平台监控设计及能效研究

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【摘要】：电力推进系统有利于船舶实现自动化、智能化、信息化,方便计算机网络管理,是未来船舶科技发展的主要趋势。开展电力推进系统实物仿真研究,揭示系统运行规律,积累经验和数据,对于实船电力推进系统的设计和操作具有重要的现实意义。本课题结合电力推进船舶特点,设计了双供电模式能量回馈型电力推进实验平台,实现了对实验平台系统的实时监控,并对系统的能效进行了研究。 双供电模式能量回馈型电力推进实验平台是对船舶电力推进系统的小比例实物仿真,该方案的特色在于兼顾了全实物模拟与系统节能性的要求。论文首先介绍了实验平台系统的总体设计,系统分为电站系统、变频调速系统、监控系统三部分,着重分析了监控系统功能需求及其控制结构、变频调速系统异步电机直接转矩控制原理及其控制结构。设计了实验平台监控系统,其中包括监控系统硬件设计、双总线网络结构和系统控制程序设计,完成了监控系统硬件搭建、软件程序编写及系统的运行调试。以监控系统为基础,展开对实验平台系统能效的分析与研究：分析了电机处于不同运行状态下的系统能量流向；定义不同供电模式下系统的能耗比,并分析系统能耗比与系统效率的关系；建立系统变压器、整流器的仿真模型,利用快速傅立叶变换FFT,分析不同工况下系统谐波特性；分析变频调速系统推进侧和负载侧功率因数的特点。 最后,针对以上研究内容进行相关实验。进行系统能耗实验,绘制能耗比变化曲线,验证系统节能性；进行系统谐波实验,测量系统各部分电压、电流波形及谐波含量,验证系统谐波特性；进行负载仿真实验,测量系统典型工况谐波畸变率变化趋势,为系统性能优化及控制提供依据。
【关键词】：电力推进 能量回馈 监控系统 变频调速 能效
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U664.14;U661.7
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.2 课题的国内外研究现状10-14
• 1.2.1 电力推进系统的国内外研究现状10-12
• 1.2.2 机舱监控系统的国内外研究现状12-14
• 1.3 本论文的主要研究内容14-16
• 第2章 船舶电力推进实验平台总体设计16-27
• 2.1 实验平台系统结构16-18
• 2.1.1 电站系统17
• 2.1.2 变频调速系统17
• 2.1.3 监控系统17-18
• 2.2 实验平台监控系统设计18-20
• 2.2.1 监控系统功能分析18
• 2.2.2 监控系统控制结构18-20
• 2.3 实验平台变频调速系统设计20-26
• 2.3.1 异步电机直接转矩控制20-23
• 2.3.2 异步发电机直接转矩控制23-24
• 2.3.3 变频调速系统控制结构24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 实验平台监控系统实现27-41
• 3.1 监控系统硬件设计27-28
• 3.2 监控系统底层网络结构28-31
• 3.2.1 MODBUS网络结构28-30
• 3.2.2 PROFIBUS网络结构30-31
• 3.3 监控系统程序设计31-39
• 3.3.1 过程控制程序设计31-32
• 3.3.2 通信程序设计32-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第4章 实验平台能效研究41-59
• 4.1 系统能量流向及能耗分析41-47
• 4.2.1 系统能量流向分析41-44
• 4.2.2 系统能耗分析44-47
• 4.2 系统谐波分析47-56
• 4.2.1 谐波衡量标准47-48
• 4.2.2 推进侧谐波分析48-51
• 4.2.3 负载侧谐波分析51-56
• 4.3 系统功率因数分析56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 系统实验及结果分析59-71
• 5.1 平台实验系统结构59-61
• 5.2 系统能耗实验61-63
• 5.3 系统谐波及功率因数实验63-67
• 5.3.1 推进侧谐波实验63-65
• 5.3.2 负载侧谐波实验65-66
• 5.3.3 功率因数实验66-67
• 5.4 负载仿真实验67-69
• 5.5 本章小结69-71
• 第6章 结论与展望71-73
• 参考文献73-77
• 致谢77-78
• 作者简介78

【参考文献】

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本文编号：643206