船舶直流微电网恒功率负载有源阻尼控制策略
发布时间：2022-07-13 18:08
随着新能源发电技术、DC/DC功率变换技术和储能技术的飞速发展,直流微电网技术已逐渐成为船舶综合电力系统的主要研究方向。在船舶直流微电网中,为保证恒功率负载的输入侧电压平稳,通常在直流母线与恒功率负载之间级联LC输入滤波器以滤除母线电压中的高频干扰。若LC输入滤波器的滤波电容值较小,恒功率负载的负阻抗特性将会降低级联系统的稳定裕度,引发系统的谐振现象,造成输入电压和输出电压的波动。针对以上问题,本文以船舶直流微电网中的恒功率负载级联系统为研究对象,主要研究内容如下:首先对课题研究背景、意义和国内外研究现状进行综述。然后介绍船舶直流微电网中恒功率负载级联系统的结构,对系统中的DC/DC变换器进行建模,设计其电压闭环控制器,并建立恒功率负载级联系统的数学模型;在此基础上,根据Middlebrook阻抗比判据对级联系统的稳定性进行分析,推导出系统的稳定约束条件,阐明其谐振现象产生的原因;为抑制谐振现象的产生,首先采用了一种基于阻尼电阻法的无源阻尼控制策略,该策略通过在恒功率负载两端并联阻尼电阻来提高系统的阻尼系数,有效地抑制了谐振现象,但阻尼电阻的引入导致系统消耗的功率增大,因此其效率较低;...
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明表
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 船舶直流微电网的国内外发展现状
1.3 船舶直流微电网中的恒功率负载及其负阻抗特性
1.4 恒功率负载中DC/DC变换器的建模方法
1.5 恒功率负载级联系统的谐振抑制策略
1.5.1 无源阻尼控制策略
1.5.2 有源阻尼控制策略
1.6 本文主要研究内容
2 船舶直流微电网恒功率负载级联系统结构及建模
2.1 船舶直流微电网中的恒功率负载级联系统结构
2.2 恒功率负载级联系统中的DC/DC变换器建模
2.2.1 Buck变换器的拓扑结构
2.2.2 Buck变换器的小信号线性模型
2.3 DC/DC变换器的电压闭环控制器设计
2.4 恒功率负载级联系统建模
2.4.1 LC输入滤波器的输出阻抗
2.4.2 电压控制模式下Buck变换器的输入阻抗
2.5 本章小结
3 恒功率负载级联系统稳定性分析与无源阻尼控制策略
3.1 恒功率负载级联系统的稳定性分析
3.1.1 恒功率负载级联系统的稳定条件
3.1.2 基于Middlebrook阻抗比判据的级联系统稳定性分析
3.1.3 级联系统的谐振实验及分析
3.2 基于阻尼电阻法的无源阻尼控制策略
3.2.1 基于阻尼电阻法的级联系统稳定条件
3.2.2 基于阻尼电阻法的级联系统稳定性分析
3.2.3 基于阻尼电阻法的谐振抑制实验及分析
3.3 本章小结
4 基于虚拟阻容前馈回路的有源阻尼控制策略
4.1 虚拟阻容前馈回路设计
4.1.1 二阶低通滤波器参数设计
4.1.2 比例增益控制器参数设计
4.2 基于虚拟阻容控制策略的系统性能分析
4.2.1 引入虚拟阻容前馈回路的变换器输入阻抗
4.2.2 基于虚拟阻容控制策略的系统稳定性分析
4.2.3 基于虚拟阻容控制策略的音频衰减率分析
4.3 基于虚拟阻容控制策略的仿真实验及分析
4.3.1 谐振抑制实验
4.3.2 负载功率突变实验
4.4 本章小结
5 基于虚拟纯电阻前馈回路的有源阻尼优化策略
5.1 虚拟纯电阻前馈回路设计
5.1.1 二阶带通滤波器参数设计
5.1.2 一阶低通滤波器参数设计
5.2 基于虚拟纯电阻优化策略的系统性能分析
5.2.1 基于虚拟纯电阻优化策略的系统稳定性分析
5.2.2 基于虚拟纯电阻优化策略的音频衰减率分析
5.3 基于虚拟纯电阻优化策略的仿真实验及分析
5.3.1 谐振抑制实验对比分析
5.3.2 负载功率突变实验对比分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]直流微电网多源并联自主均流控制策略[J]. 张勤进,庄绪州,刘彦呈,王川. 电网技术. 2020(03)
[2]分布式直流微电网分级控制技术研究[J]. 付明,黄堃. 通信电源技术. 2020(01)
[3]2019中国节能与低碳发展论坛在京召开[J]. 朱育漩. 环境经济. 2019(23)
[4]提高直流微电网稳定性的并网换流器串联虚拟阻抗方法[J]. 朱晓荣,韩丹慧,孟凡奇,李铮. 电网技术. 2019(12)
[5]含多分布式电源独立微电网的混合控制策略分析[J]. 吴胜聪,吴峰. 通信电源技术. 2019(08)
[6]船舶交流电力推进系统未来发展概述[J]. 黄梓铭. 船舶物资与市场. 2019(08)
[7]船舶电力推进系统的技术特点及发展趋势研究[J]. 伍赛特. 机电信息. 2019(15)
[8]开关变换器及其控制环路的建模综述[J]. 周国华,冷敏瑞,李媛,田庆新,邓伦博. 中国电机工程学报. 2020(01)
[9]关于船舶电力推进系统的研究和思考[J]. 张刚. 设备管理与维修. 2019(02)
[10]船用直流组网系统的特点和实际案例分析[J]. 武治江,邵诗逸,乌云翔,徐清华,高鹏. 船舶. 2018(S1)
博士论文
[1]低压直流微电网运行控制与优化配置研究[D]. 王盼宝.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3660518
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明表
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 船舶直流微电网的国内外发展现状
1.3 船舶直流微电网中的恒功率负载及其负阻抗特性
1.4 恒功率负载中DC/DC变换器的建模方法
1.5 恒功率负载级联系统的谐振抑制策略
1.5.1 无源阻尼控制策略
1.5.2 有源阻尼控制策略
1.6 本文主要研究内容
2 船舶直流微电网恒功率负载级联系统结构及建模
2.1 船舶直流微电网中的恒功率负载级联系统结构
2.2 恒功率负载级联系统中的DC/DC变换器建模
2.2.1 Buck变换器的拓扑结构
2.2.2 Buck变换器的小信号线性模型
2.3 DC/DC变换器的电压闭环控制器设计
2.4 恒功率负载级联系统建模
2.4.1 LC输入滤波器的输出阻抗
2.4.2 电压控制模式下Buck变换器的输入阻抗
2.5 本章小结
3 恒功率负载级联系统稳定性分析与无源阻尼控制策略
3.1 恒功率负载级联系统的稳定性分析
3.1.1 恒功率负载级联系统的稳定条件
3.1.2 基于Middlebrook阻抗比判据的级联系统稳定性分析
3.1.3 级联系统的谐振实验及分析
3.2 基于阻尼电阻法的无源阻尼控制策略
3.2.1 基于阻尼电阻法的级联系统稳定条件
3.2.2 基于阻尼电阻法的级联系统稳定性分析
3.2.3 基于阻尼电阻法的谐振抑制实验及分析
3.3 本章小结
4 基于虚拟阻容前馈回路的有源阻尼控制策略
4.1 虚拟阻容前馈回路设计
4.1.1 二阶低通滤波器参数设计
4.1.2 比例增益控制器参数设计
4.2 基于虚拟阻容控制策略的系统性能分析
4.2.1 引入虚拟阻容前馈回路的变换器输入阻抗
4.2.2 基于虚拟阻容控制策略的系统稳定性分析
4.2.3 基于虚拟阻容控制策略的音频衰减率分析
4.3 基于虚拟阻容控制策略的仿真实验及分析
4.3.1 谐振抑制实验
4.3.2 负载功率突变实验
4.4 本章小结
5 基于虚拟纯电阻前馈回路的有源阻尼优化策略
5.1 虚拟纯电阻前馈回路设计
5.1.1 二阶带通滤波器参数设计
5.1.2 一阶低通滤波器参数设计
5.2 基于虚拟纯电阻优化策略的系统性能分析
5.2.1 基于虚拟纯电阻优化策略的系统稳定性分析
5.2.2 基于虚拟纯电阻优化策略的音频衰减率分析
5.3 基于虚拟纯电阻优化策略的仿真实验及分析
5.3.1 谐振抑制实验对比分析
5.3.2 负载功率突变实验对比分析
5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]直流微电网多源并联自主均流控制策略[J]. 张勤进,庄绪州,刘彦呈,王川. 电网技术. 2020(03)
[2]分布式直流微电网分级控制技术研究[J]. 付明,黄堃. 通信电源技术. 2020(01)
[3]2019中国节能与低碳发展论坛在京召开[J]. 朱育漩. 环境经济. 2019(23)
[4]提高直流微电网稳定性的并网换流器串联虚拟阻抗方法[J]. 朱晓荣,韩丹慧,孟凡奇,李铮. 电网技术. 2019(12)
[5]含多分布式电源独立微电网的混合控制策略分析[J]. 吴胜聪,吴峰. 通信电源技术. 2019(08)
[6]船舶交流电力推进系统未来发展概述[J]. 黄梓铭. 船舶物资与市场. 2019(08)
[7]船舶电力推进系统的技术特点及发展趋势研究[J]. 伍赛特. 机电信息. 2019(15)
[8]开关变换器及其控制环路的建模综述[J]. 周国华,冷敏瑞,李媛,田庆新,邓伦博. 中国电机工程学报. 2020(01)
[9]关于船舶电力推进系统的研究和思考[J]. 张刚. 设备管理与维修. 2019(02)
[10]船用直流组网系统的特点和实际案例分析[J]. 武治江,邵诗逸,乌云翔,徐清华,高鹏. 船舶. 2018(S1)
博士论文
[1]低压直流微电网运行控制与优化配置研究[D]. 王盼宝.哈尔滨工业大学 2016
本文编号：3660518
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