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小型混合新能源船舶电力系统仿真与研究
| 论文题名： | 小型混合新能源船舶电力系统仿真与研究 |
| 关键词： | 可再生能源;功率跟踪;控制器;船舶电力系统 |
| 摘要： | 随着全球范围内能源危机的冲击和经济发展的要求，合理开发利用新能源是实现可持续发展的一条重要途径。此外每年航运业都会向海洋排放较多的污染物，为改善海洋生态环境，减少船舶上化石燃料的使用，实现节能减排，太阳能和风能作为典型清洁性能源因具有无污染、可再生、取材受地域影响小等优势已经成为了船舶动力能源供应的新力量，然而这两种新能源又都同时具有随机性强、能量密度低、受环境影响较大等特点。如何对新能源船舶进行很好的优化配置，降低建设成本，提高经济性，以及如何对船舶电力系统进行合理的能量管理是新能源船舶研究的热点。 本文在PSCAD仿真软件环境中，就太阳能和风能以及VRLA电池在小型船舶上的应用进行了一些初步研究，工作内容主要包括以下几个方面： 建立了完整风力发电系统仿真模型结构，这其中包括风速模型、桨距控制装置、整流逆变装置，并给出不同桨距控制之间的对比验证性仿真。 建立了完整的光伏发电系统仿真模型结构，这其中包括有光伏电池阵列，最大功率跟踪控制器，功率变换器，逆变器等模型，并给出最大功率跟踪控制验证性仿真结果。 建立了较为合理的VRLA电池模型，实现了基于SOC判断的VRLA电池二阶段充放电控制仿真验证，并在第五章分析研究了VRLA电池在新能源船舶电力系统中所起到的功率平抑、应急能源的作用。 对柴油发电机组的物理工作过程进行分析，搭建了完整的柴油发电机系统，其中包括四冲程内燃机，同步发电机，柴油机调速装置。 对清洁性能源发电部分并入柴油机船舶电网的三相VSR拓朴结构进行介绍，并给出了三相 VSR的低频模型与高频模型，在所建立的数学模型基础上，本文采用了基于直流侧电压前馈PQ解耦并网控制方法，此外文中又介绍了传统清洁能源的V/Q并网控制法，在光伏发电部分并入柴油机电网的过程中，对所提及的两种控制方法进行仿真实验对比，验证所采用控制方法的可行性。 本文较大程度上采用了比较流行的建模思想和控制方法，对风光两种清洁能源在特定小型拖网型渔船上的应用进行了探索性工作，搭建了适合于研究对象的混合新能源电力系统仿真模型，分析了在不同逆变控制策略下光伏发电部分并入柴油机支撑的船舶电网瞬间系统各部分工况变化，同时也研究了系统加入 VRLA电池后，在变风速情况下VRLA电池的平抑功率仿真分析；系统重要负载完全失去柴油发电机、新能源发电部分的能量供应，VRLA电池所起到的应急能源仿真分析，由于本文的仿真工作是以现实船舶设备参数为基础进行的，具有一定的参考价值。 |
| 作者： | 李洪坤 |
| 专业： | 电力系统及其自动化 |
| 导师： | 兰海 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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