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基于自适应模糊控制的混合动力船舶能量管理策略研究
| 论文题名： | 基于自适应模糊控制的混合动力船舶能量管理策略研究 |
| 关键词： | 船舶混合动力系统;能量效率;电能质量;电池耐久性 |
| 摘要： | 近些年，船舶行业绿色发展问题日益受到社会广泛的关注，当下以燃料电池和动力电池为代表的清洁能源所组成的混合动力系统在船舶中的应用逐渐增多，多能源混合动力系统在船舶中的应用备受关注。然而混合动力系统结构复杂，如何协调各种动力源的容量配置和能量管理使其在工作过程中快速响应并提供相应功率需求、提高系统运行效率为当前混合动力系统研究热点之一。 本文以燃料电池、动力电池、光伏电池和风力发电所组成的多能源混合动力系统为研究对象，针对能量效率、电能质量和电池耐久性等为优化指标的能量管理策略进行了研究。该成果为混合动力系统实际容量配置提供了理论参考。 首先，以交直流混合微电网实验台架为母型，通过分析各种混合动力系统拓扑结构性能，确定本文所研究的混合动力系统拓扑结构（受控型混合动力系统拓扑结构）和工作模式。 然后，针对多能源混合动力系统的能量管理策略设计问题，提出一种考虑船舶运行工况的自适应能量管理策略。该控制策略使用实时小波变换将船舶运行工况划分为高低频，采用支持向量机对船舶工况进行判别，依据工况选择相应的低通滤波器，通过滤波器的低频功率需求由四种动力源共同提供，其中燃料电池与动力电池之间的功率分配采用模糊控制，未通过滤波器的高频部分功率需求由动力电池承担。由于混合动力系统的能量管理策略设计与容量配置密切相关，提出使用蚁狮优化算法联合仿真模型对能量管理策略参数和动力电池容量进行联合优化；同时使用GA算法优化模糊控制规则，从而使能量管理策略处于最优状态。 最后通过MATLAB/Simulink仿真模型依对所设计的能量管理策略进行验证，实验结果表明所提出的算法可靠有效。 |
| 作者： | 胡海斌 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 高海波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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