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船舶微电网储能双向DC/DC变换器充放电平滑过渡控制研究
| 论文题名： | 船舶微电网储能双向DC/DC变换器充放电平滑过渡控制研究 |
| 关键词： | 船舶微电网;直流/直流变换器;充放电过程;控制策略 |
| 摘要： | 在船舶直流微电网中，储能双向DC/DC变换器通过充放电切换维持着系统功率平衡与直流母线电压稳定。而在充放电切换过程中，能量流动方向的逆转使得变换器极易产生电压电流扰动问题，故双向DC/DC变换器的充放电平滑过渡具有重要的学术意义与实用价值。针对储能双向DC/DC变换器充放电平滑过渡的需求，本文设计了自适应电压外环控制策略、自适应电流内环控制策略以及一套双向DC/DC变换器实验平台，用于减少储能单元不必要充放电切换、提高充放电动态性能以及所提策略可行性验证，主要研究工作如下： 首先，本文对船舶直流微电网的背景、意义、国内外研究现状以及储能双向DC/DC变换器的控制策略展开了详细综述，针对处于频繁充放电切换状态下储能双向DC/DC变换器的不必要充放电切换问题，提出了一种基于自适应电压外环的充放电控制策略，该电压外环将储能单元分为充电、放电以及空闲三种工作模式，并根据母线电压高低自适应切换工作模式，进而在保持母线电压稳定的前提下减少了不必要的充放电切换。其次，针对传统线性控制器在充放电切换时的动态性能不足问题，为进一步提高储能双向DC/DC变换器的充放电动态性能，在电压外环的基础上引入了自适应电流内环，该电流内环可根据反馈误差的大小实现自适应的调节反馈系数，从而通过电压外环与电流内环的相互配合实现了维持母线电压稳定与储能双向DC/DC变换器的充放电平滑过渡。之后，在仿真环境中展开了本文所提控制策略的仿真验证，并且搭建了一套储能双向DC/DC变换器充放电实验平台，该平台的硬件部分包括了双向DC/DC主拓扑电路、IGBT驱动电路、采样电路、STM32主控电路及辅助电源等模块，该平台的软件部分包含了电压电流双闭环控制程序、PWM输出程序、ADC+DMA采样程序等。 综上所述，本文从电压外环与电流内环两个方面对储能双向DC/DC变换器充放电控制策略展开了研究。最终，基于所搭建的Simulink仿真模型以及储能双向DC/DC变换器充放电实验平台展开了详细的仿真与实验验证。仿真和实验结果表明了所提控制策略有效提高了双向DC/DC变换器的动态性能、缩短了充放电切换时间、减小了电压电流超调量，提高了动态响应速度。 |
| 作者： | 牛淼 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 刘彦呈;张勤进 |
| 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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