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原文传递船舶直流微电网稳定性分析

论文题名：	船舶直流微电网稳定性分析
关键词：	船舶直流微电网;稳定性;蓄电池;直流-直流功率变换器;电力推进负荷;直流-交流功率变换器;同步发电机
摘要：	伴随全球能源转型，航运业对节能减排和提高运行能效的要求越来越高，船舶综合电力系统逐渐由交流组网向直流组网发展。直流组网的船舶电力系统也可以称作船舶直流微电网。船舶直流微电网作为典型电力电子系统，其稳定性面临更大挑战。本文分析了含储能接入的两种典型直流船舶—纯电船和混合动力船可能存在的稳定性问题，重点分析了纯电船中蓄电池组并联DC-DC功率变换器、DC-DC功率变换器与电力推进负荷组成的级联系统、混合动力船中DC-AC功率变换器与同步发电机混联系统等电源间和电源与负荷间的小信号稳定性问题，得出船舶直流微电网系统参数和控制器参数设计的理论依据。该研究可有效推动直流船舶的发展，为我国海洋强国梦添砖加瓦。　　本文主要工作如下：　　1）通过建立船舶直流微电网中几种常见DC-DC变换器拓扑结构的小信号模型，对比分析了各种DC-DC变换器的开环特性。　　2）分析了纯电船蓄电池DC-DC变换器与电力推进负荷级联系统和蓄电池组并联DC-DC功率变换器的小信号稳定性。首先利用阻抗法研究了储能双向DC-DC变换器与电力推进负荷级联系统的稳定性问题，得到了系统参数和控制器参数对稳定性的影响规律和可带电力推进负荷的大小。其次利用特征值法研究了采用I-V下垂控制的双向DC-DC变换器并联系统的小信号稳定性，得出影响系统稳定性的主要因素，并给出内环带宽的设计依据和下垂系数的稳定范围。　　3）分析了混合动力船舶直流微电网双向DC-AC变换器与柴油发电机组混联系统的小信号稳定性。首先，当柴油发电机组作为主电源时，利用阻抗法推导了下垂控制的柴油发电机组（可看作弱电网）的输入阻抗和PQ控制双向DC-AC变换器的输出阻抗，利用输入阻抗和输出阻抗的关系分析了影响级联系统小信号稳定性的因素，得出系统参数和控制器参数对系统稳定性影响的规律。其次，采用阻抗法分析了当储能电池作为主电源时，含虚拟阻抗下垂控制的双向DC-AC变换器和PQ控制的柴油发电机组混联系统的小信号稳定性，得出虚拟阻抗对整个系统稳定性的影响规律。并以某混合动力实船参数进行了仿真验证。
作者：	朱天丽
专业：	电气工程
导师：	肖朝霞;李晓冬
授予学位：	硕士
授予学位单位：	天津工业大学
学位年度：	2020
正文语种：	中文