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混合储能平抑综合电力推进系统功率波动研究
| 论文题名： | 混合储能平抑综合电力推进系统功率波动研究 |
| 关键词： | 船舶航行;电力推进;混合储能;自动控制 |
| 摘要： | 综合电力推进系统是商业和军事船舶发展的一个主要趋势，但螺旋桨运行方式的改变引起了推进电机功率波动、发电机的输出功率波动以及船舶电网电压波动情况，从而降低了燃料利用率，引起机械系统中的机械应力以及设备的磨损。而船舶上增加储能设备能降低负载功率的波动，从而降低整个系统功率的波动，提高系统的效率。 本文研究混合储能平抑综合电力推进系统功率波动方法，首先结合一典型LNG船舶对综合电力推进系统典型配置进行分析研究，建立了关键模块以及发电机组和推进电机控制系统数学模型。研究了铅酸电池-超级电容混合储能基本原理和数学模型，分别对铅酸电池三阶动态模型和超级电容RC模型进行搭建，仿真分析了其充放电特性。结合蓄电池和超级电容能量互补特性，考虑系统功率波动率以及发电机组效率等情况，用粒子群算法对混合储能容量进行了优化配置。然后，研究并分析了混合储能系统的结构以及采用基于超级电容电压的协调控制策略，运用铅酸电池-超级电容和外部系统组成的新型混合储能拓扑对储能元件的功率吞吐进行准确控制。超级电容采用电压电流双闭环的双向 DC/DC变换器控制，稳定了直流母线电压；铅酸电池采用双向的DCDC变换器的恒电流控制，防止铅酸电池过放过充，增加了其使用年限。在MATLAB/Simulink下对综合电力推进系统以及混合储能系统进行仿真模型的搭建，在有无储能的情况下，对电力推进系统中的起动、停车、反转工况进行仿真分析，对比研究了电力推进系统推进功率对船舶电网电压跌落情况、电机转矩、直流母线波动情况的影响。仿真结果表明，本文提出的能量管理策略能更好的发挥两种储能元件的互补优势，对于消除系统功率波动情况有着较好的效果以及最佳的经济性能。最后，通过MATLAB中图形用户界面（GUI）编制综合电力推进系统仿真界面，使其满足不同等级系统仿真运行，在SQL SERVER2008数据库里对仿真的成果进行存储，并可利用MATLAB访问这些存储结果，实现不同仿真次数的结果对比。 |
| 作者： | 李强 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 丛望 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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