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电力推进船舶的能量管理与负荷预测研究
| 论文题名： | 电力推进船舶的能量管理与负荷预测研究 |
| 关键词： | 船舶电力推进系统;能量管理;负荷预测;分布式仿真 |
| 摘要： | 能量管理系统是船舶电力系统的重要组成部分，其功能是保障电力系统的稳定、高效运行，实现最大化供电保障和最小化燃油消耗。能量管理系统通过与其他舰载控制系统协同运行，使得整船发挥最大性能。随着电力电子和变频调速技术的发展，电力推进系统越来越广泛的应用于现代船舶中，由于推进系统的功率不断增大，以及新型大功率用电负荷的出现，对船舶能量管理系统提出了更高的要求。因此，对于电力推进船舶能量管理系统的研究具有重大意义，为了解决能量管理系统中存在的不足，本文针对船舶负荷管理、发电管理进行系统研究，并提出了改进措施。 在船舶负荷管理方面，本文分析了船舶电力系统的特点和传统负荷管理方法，提出了一种基于模糊逻辑的负荷功率控制器，以船舶发电机转速和转速加速度信号作为模糊控制器输入，以功率限幅值作为输出，根据专家经验设计了功率限制模糊规则库。与传统的负荷管理方法相比，改进后的模糊功率控制器提高了船舶电力推进系统的功率需求响应速度。 在船舶发电管理方面，分析了多台发电机组中某一台发电机故障时其他正常运行发电机受到的负荷冲击特性。为了应对船舶负荷大幅度波动对发电机造成的影响，对比分析了锂电池和超级电容的充放电特性，采用超级电容作为中间储能设备对船舶电力负荷的波动进行削峰填谷控制。仿真结果表明超级电容的投入大大增强了船舶电网应对负荷突变能力。 为了增强船舶电网稳定性，借鉴陆地电网的负荷预测方法，采用以时间为序列的历史负荷数据作为学习模式对Elman神经网络进行训练，得到下一时刻的负荷预测输出。根据预测结果，调整发电机组启动预留功率、启停储备功率系统和退出电网的延时时间。综合负荷管理、发电管理、负荷预测，改进船舶能量管理策略。 最后，本文利用RT-LAB仿真机和工业控制计算机共同搭建了船舶电力系统分布式实时仿真平台。在RT-LAB仿真机中运行船舶发电系统和能量管理系统模型，在工业控制计算机中运行负荷系统模型，通过仿真机之间的外部数据交互共同完成整个船舶电力系统的仿真。通过搭建的仿真平台测试了本文提出的船舶能量管理改进策略，仿真结果验证了本文提出的改进策略的优越性。 |
| 作者： | 赵亮 |
| 专业： | 电力电子与电力传动 |
| 导师： | 张丹红 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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