5kW混合动力无人船电源管理系统的设计与实现
发布时间：2023-04-09 16:39
无人船是一种通过预设任务在水面自主航行的新型无人设备,其动力技术是决定其航程与工作能力的重点。无人船推进器使用柴油机或电机但两种方式各有缺陷。混合动力技术是采用了两种或两种以上能源形式兼有其使用的能源形式的优点且克服了传统能源缺陷的新型动力技术,但是应用于无人船的混合动力技术少之又少,且无人船混合动力系统的电源管理系统是重要组成部分之一,但由于无人船的研究成本以及船只对水域面积的要求导致只能在计算机系统中模拟,对于实际的应用缺乏技术支持,未有一种可行的应用于混合动力无人船电源管理系统。本文根据项目实际需求对无人船技术、新能源技术以及混合动力技术的研究现状和应用进行了充分的分析,采用理论结合实际并将多个系统进行整合的工程性思维,通过对电源管理系统的模块分割、电路设计、样机研发完成了油-电混合动力式无人船电源管理系统。电源管理系统是包括220V/24V AC/DC变换器、24V/24V三端口DC/DC变换器以及含220V交流发电机接口、24V直流电机的供电接口在内的电源变换器,实现了对发电机、电池、推进器之间的协同工作,实现化学能、机械能与电能的转换,具有高能量密度、高效性的特点。针对高速...
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 无人船的出现
1.1.2 新能源的发展
1.1.3 太阳能新能源的利用
1.1.4 风能新能源的利用
1.1.5 核能新能源的利用
1.1.6 海洋能新能源的利用
1.1.7 混合动力船的出现
1.2 无人船及混合动力技术的发展现状
1.2.1 无人船技术的发展现状
1.2.2 混合动力技术发展与现状
1.2.3 柴电混合动力
1.2.4 柴燃联合动力
1.3 论文的主要研究工作与安排
2 电源管理系统组成
2.1 混合动力船电源管理系统
2.1.1 无人船
2.1.2 混合动力系统
2.1.3 并联式混合动力系统
2.1.4 串联式混合动力系统
2.1.5 无人船混合动力系统
2.1.6 无人船电源管理系统
2.2 系统组成
2.2.1 系统结构
2.2.2 能量流动过程
2.2.3 工作模式
2.2.4 蓄电池模块
2.2.5 发电机模块
2.2.6 AC/DC模块
2.2.7 三端口DC/DC模块
2.2.8 控制模块
2.3 本章小结
3 混合动力式无人船电源管理系统方案设计与实现
3.1 AC/DC模块
3.1.1 PFC电路
3.1.2 PFC电路增益调制器
3.1.3 PFC电路IAC引脚的输入电阻计算
3.1.4 PFC电路ISENSE引脚的检测电阻计算
3.1.5 PFC电路ISENSE引脚的RC滤波电路
3.1.6 PFC电路PFC中的过压保护
3.1.7 PFC电路由RAMP1 引脚设置PFC的振荡器频率
3.1.8 PFC电路PFC升压电路元器件计算与选型
3.1.9 PFC电路PFC开关管驱动电路
3.1.10 DC/DC降压变换器
3.1.11 双管正激变换器工作过程
3.1.12 DC/DC降压变换器的调制方式与控制方式
3.1.13 DC/DC降压变换器的开关管
3.1.14 DC/DC降压变换器的二极管
3.1.15 DC/DC降压变换器的输出同步整流电路
3.1.16 DC/DC降压变换器的输出电感与输出电容
3.1.17 DC/DC降压变换器的变压器
3.1.18 辅助电路
3.1.19 AC/DC模块整体电路图
3.2 三端口DC/DC模块与控制模块
3.2.1 AC/DC模块对蓄电池充电回路
3.2.2 DC/DC升压变换器的功率管与二极管
3.2.3 DC/DC升压变换器的升压电感与输出电容
3.2.4 DC/DC升压变换器电路图与控制电路
3.2.5 DC/DC升压变换器芯片电源
3.2.6 推进器电能输入
3.2.7 三端口DC/DC变换器接口隔离电路
3.2.8 三端口DC/DC变换器控制与切换电路
3.2.9 整体电路图
3.3 PCB绘制
3.3.1 PCB绘制软件
3.3.2 PCB布线策略
3.3.3 PCB图
3.4 样机实物
3.5 本章小结
4 无人船电源管理系统方案测试与分析
4.1 外观与接口
4.2 系统测试
4.3 测试仪器与使用设备
4.4 测试结果与分析
4.5 系统装机测试
4.6 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 存在的问题与改进
5.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢
本文编号：3787376
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.1.1 无人船的出现
1.1.2 新能源的发展
1.1.3 太阳能新能源的利用
1.1.4 风能新能源的利用
1.1.5 核能新能源的利用
1.1.6 海洋能新能源的利用
1.1.7 混合动力船的出现
1.2 无人船及混合动力技术的发展现状
1.2.1 无人船技术的发展现状
1.2.2 混合动力技术发展与现状
1.2.3 柴电混合动力
1.2.4 柴燃联合动力
1.3 论文的主要研究工作与安排
2 电源管理系统组成
2.1 混合动力船电源管理系统
2.1.1 无人船
2.1.2 混合动力系统
2.1.3 并联式混合动力系统
2.1.4 串联式混合动力系统
2.1.5 无人船混合动力系统
2.1.6 无人船电源管理系统
2.2 系统组成
2.2.1 系统结构
2.2.2 能量流动过程
2.2.3 工作模式
2.2.4 蓄电池模块
2.2.5 发电机模块
2.2.6 AC/DC模块
2.2.7 三端口DC/DC模块
2.2.8 控制模块
2.3 本章小结
3 混合动力式无人船电源管理系统方案设计与实现
3.1 AC/DC模块
3.1.1 PFC电路
3.1.2 PFC电路增益调制器
3.1.3 PFC电路IAC引脚的输入电阻计算
3.1.4 PFC电路ISENSE引脚的检测电阻计算
3.1.5 PFC电路ISENSE引脚的RC滤波电路
3.1.6 PFC电路PFC中的过压保护
3.1.7 PFC电路由RAMP1 引脚设置PFC的振荡器频率
3.1.8 PFC电路PFC升压电路元器件计算与选型
3.1.9 PFC电路PFC开关管驱动电路
3.1.10 DC/DC降压变换器
3.1.11 双管正激变换器工作过程
3.1.12 DC/DC降压变换器的调制方式与控制方式
3.1.13 DC/DC降压变换器的开关管
3.1.14 DC/DC降压变换器的二极管
3.1.15 DC/DC降压变换器的输出同步整流电路
3.1.16 DC/DC降压变换器的输出电感与输出电容
3.1.17 DC/DC降压变换器的变压器
3.1.18 辅助电路
3.1.19 AC/DC模块整体电路图
3.2 三端口DC/DC模块与控制模块
3.2.1 AC/DC模块对蓄电池充电回路
3.2.2 DC/DC升压变换器的功率管与二极管
3.2.3 DC/DC升压变换器的升压电感与输出电容
3.2.4 DC/DC升压变换器电路图与控制电路
3.2.5 DC/DC升压变换器芯片电源
3.2.6 推进器电能输入
3.2.7 三端口DC/DC变换器接口隔离电路
3.2.8 三端口DC/DC变换器控制与切换电路
3.2.9 整体电路图
3.3 PCB绘制
3.3.1 PCB绘制软件
3.3.2 PCB布线策略
3.3.3 PCB图
3.4 样机实物
3.5 本章小结
4 无人船电源管理系统方案测试与分析
4.1 外观与接口
4.2 系统测试
4.3 测试仪器与使用设备
4.4 测试结果与分析
4.5 系统装机测试
4.6 本章小结
5 总结与展望
5.1 总结
5.2 存在的问题与改进
5.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢
本文编号：3787376
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