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太阳能混合电力船舶光伏系统功率分配策略研究
| 论文题名： | 太阳能混合电力船舶光伏系统功率分配策略研究 |
| 关键词： | 太阳能混合电力船舶;直流微电网;光伏系统;暂态扰动;功率分配 |
| 摘要： | 近年来，为了应对能源危机以及解决海洋环境污染问题，太阳能和氢能等可再生能源在船舶中的开发和应用日益提高。同时，船舶直流微电网技术以其节能、可靠性高、能最大化接纳可再生能源等优点，逐渐成为未来船舶电力领域的重点研究方向。在此背景下，本文以太阳能混合电力船舶直流微电网中多个并联的光伏发电单元为研究对象，着眼于解决其变换器工作模式切换带来的暂态扰动问题及恒压模式下并联光伏变换器的功率分配不均问题，主要研究工作如下： 首先在构建太阳能混合电力船舶光储直流微电网数学模型的基础上，针对光伏单元在运行过程中工作模式切换造成母线电压大幅波动的问题，设计一种基于 dp/di 控制的新型平滑切换控制策略。该策略以光伏电池输出实时功率p对输出电流i的微分量为控制变量，通过跟踪光伏电池不同的 dp/di 值来实现光伏单元工作模式的切换，最大功率点跟踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）与恒压下垂（Constant Voltage Droop， CVD）两种模式采用统一的控制环路，避免了两种控制模式间的硬切换，有效解决了切换暂态过程中母线电压的不稳定问题。然后针对在CVD模式下多个光伏变换器因线路阻抗差异造成功率分配精度较低的问题，提出基于动态一致性的自适应功率分配策略。该策略在传统下垂控制的基础上增设一个二次调节环，通过在环内构建一个包含光伏单元输出功率和变换器输出电流信息的γ函数，动态改变下垂系数，以消除线路阻抗不一致对功率分配精度的影响，提高了功率分配精度，实现自适应调节负荷功率。此外，为了减轻系统通信压力，构建相邻通信网络架构，利用动态平均一致性算法获取全局的平均信息并使其稳定收敛。 最后，对所提光伏单元工作模式平滑切换控制策略和基于动态一致性的自适应功率分配策略进行Matlab/Simulink仿真和硬件在环实验验证。结果表明，所提控制方法有效实现了光伏单元在MPPT和CVD模式间的平滑切换，其暂态性能明显优于传统切换控制方法；同时，在CVD模式下不同光伏变换器间具有较高的功率分配精度。 |
| 作者： | 胡王宝 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 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： | 2022 |
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