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船舶电力推进系统的超级电容储能技术研究
| 论文题名： | 船舶电力推进系统的超级电容储能技术研究 |
| 关键词： | 船舶电力推进系统;超级电容储能;均压电路;电阻耗能;协调控制 |
| 摘要： | 船舶的制动过程蕴含着巨大的能量，在以不可控交-直-交电压源型变频器驱动的船舶电力推进系统中，当这部分能量回馈至直流母线时，会使电压泵升至很高，严重时会损坏变频器中的开关管，威胁到系统及人员的安全。目前，常常采用制动电阻消耗能量的方式来限制直流母线的电压，但由于效率低下，散热严重等缺点，本文选用以超级电容储能为主、制动电阻耗能作为备用的一种方案，旨在减小直流母线电压的波动，将其控制在一定的范围内。 本文首先对超级电容的储能机理和等效电路进行了介绍和研究，对超级电容的充放电特性进行了理论研究，介绍了超级电容储能方阵的设计方法。通过对超级电容的多种典型均压电路的研究，本文提出了一种新型的基于软开关技术的动态均压电路，提高了电路效率的同时能够快速的实现均压。 其次，本文对船舶电力推进系统的制动过程展开了深入的分析和研究；选用了Buck-Boost型（电流可逆型）直流变换器，能够实现超级电容储能装置与直流母线之间的能量双向流动；设计出基于超级电容储能的船舶电力推进系统总体结构，提出系统的控制要求，将系统分为了超级电容储能模式、超级电容释能模式、超级电容保持模式和制动电阻耗能模式四种工作模式；针对超级电容储能模块和制动电阻耗能电路制定出合理的协调控制策略。 最后，通过对船舶制动过程中再生能量的计算，确定出超级电容的储能规模；将所设计的系统总体结构及控制策略在MATLAB/Simulink中进行建模实现，对船舶制动、加速、突然加载等多种情况进行仿真研究，通过实验对比证明文中所提出的以超级电容储能为主、制动电阻耗能备用的方案及其控制策略是正确和有效的；仿真验证了新型均压电路在船舶制动、加速、突然加载等过程中的良好的均压跟随性能。实验结果证明了该均压电路具有较高的应用价值。 |
| 作者： | 齐志远 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 赵凯岐 |
| 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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