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带储能装置的船舶电力推进系统仿真研究
| 论文题名： | 带储能装置的船舶电力推进系统仿真研究 |
| 关键词： | 船舶电力推进系统;超导磁储能;仿真技术;双PWM变频器 |
| 摘要： | 电力推进已经成为船舶最有效的推进方式之一，随着电力推进船电站容量的扩大以及电气设备的增加，导致了船舶电力推进系统的结构越来越复杂，推进系统大负荷的变化会引起船舶电网的波动，对整个系统造成负面影响，如经济性下降、设备寿命减小等。通过配备储能装置，采用一定的控制方式可以有效的降低船舶电网的波动，从而提高船舶电力推进系统的整体性能。 本文对配有储能装置的船舶电力推进系统进行了建模和仿真研究。首先以某LNG船为母型船，搭建了包括同步发电机组、变频调速系统和矢量控制系统在内的船舶电力推进系统仿真模型。针对传统PWM变频器在回馈制动时造成电力推进系统直流侧电压升高和能量不能回馈到电网的问题，本文的变频调速系统采用了一个双PWM变频器。通过对推进电机在不同工况下的工作过程进行仿真分析，表明该仿真模型具有较好的动、静态性能。 然后，对储能装置进行了建模和仿真。通过对超导磁储能（SuperconductingMagneticEnergyStorage，SMES）装置的组成和工作原理分析，建立了SMES电压源变流器和斩波器的数学模型。为了使SMES在充放电过程中能保持直流侧电压稳定和具有快速响应能力，对SMES的电压源变流器采用了电压电流双闭环PI控制的控制方式，对斩波器的放电和充电分别采用电压闭环控制和电流闭环控制。通过仿真分析SMES在不同功率指令下的充放电过程，证明所搭建仿真模型具有快速的响应能力和良好的稳定性。 最后，为了验证储能装置对船舶电力推进系统的作用，将储能装置接入到船舶电力推进系统，采用一阶低通滤波算法对储能装置的充放电进行控制，通过对船舶电力推进系统的起动、调速、反转和负载突变过程进行对比仿真分析，证明了所采用的SMES装置能有效地抑制船舶电网功率、电压和同步发电机转速波动，提高船舶电力推进系统的稳定性。 |
| 作者： | 苏辉锋 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 张均东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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