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船舶中压直流电网潮流及重构算法研究
| 论文题名： | 船舶中压直流电网潮流及重构算法研究 |
| 关键词： | 船舶中压直流电网;潮流计算;Lévy飞行;配电网重构;电压源型换流器 |
| 摘要： | 近年来，随着石化能源等传统能源的日益枯竭与电子电力元件的不断发展，国内外学者针对船舶电力系统的特点，提出船舶综合电力系统概念，其思想是利用中压直流（MediumVoltageDirect-Current，MVDC）电网优势，满足未来船舶接入多能源与高能耗脉冲负载的需求。本文以船舶中压直流电网系统为研究对象，主要进行稳态潮流计算与电网重构两方面研究。 在潮流计算方面，本文首先对环状结构等典型的船舶直流综合电力系统结构进行研究，对其节点连接及运行特性进行分析，并对交直流混合电力系统常用的电压源型换流器等元件进行建模，构建换流器运行、控制与非线性损耗的模型。然后对目前交直流混合电力系统潮流计算的主流方法进行分析比对，选用不需要考虑初值与雅可比矩阵的全纯嵌入方法（HolomorphicFunctionEmbeddingMethod，HEM）进行中压直流网络的稳态潮流计算，构建交直流网络及换流器全纯潮流模型。对网络潮流模型全纯函数进行展开，随后将隐式函数显式化以完成交直流系统潮流快速求解，为电网重构的潮流约束提供支持。 在电网重构方面，本文先以电力网络重构此类多约束状况下的非线性多目标问题为研究对象，提出一种基于离散生物启发神经网络（GlasiusBio-inspiredNeuralNetworks，GBNN）的改进搜索算法。此算法同时将布谷鸟算法(Cuckoosearch,CS)与新兴的骑手算法(RiderOptimizationAlgorithm,ROA)思想进行结合，在单周期内进行多种群多策略寻优，动态使用最优策略进行加强搜索，提高算法对复杂问题的收敛效率，并对Lévy飞行运动进行动态参数调节，改善搜索步幅及搜索方向的前期及末期表现。而后以船舶环型电网为研究对象，将多级负载最大恢复电量、开关最少动作次数等设置为适应函数，线路负荷等设置为约束条件，通过使用元启发式算法完成重构方案选取应用，并将重构后配电网络的稳态潮流纳入重构适应度函数及约束条件考虑，提出一种潮流合理化重构策略，通过设置直流电压、环形网络功率分配等作为重构方案重要评估因素，提高重构方案的合理性及可靠性。 对以上各部分的仿真结果证明，本文提出的算法及策略可以有效完成对船舶中压直流电网的快速潮流计算及高效电网重构。 |
| 作者： | 郝启润 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 吴浩峻 |
| 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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