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电力推进船舶能量管理系统控制策略研究
| 论文题名： | 电力推进船舶能量管理系统控制策略研究 |
| 关键词： | 船舶工程;电力推进;能量管理系统;控制策略 |
| 摘要： | 电力分配系统是所有安装的电力设备之间共同的连接点。启动和潮流，负载波动以及电网受谐波的干扰，使负载和发电机之间相互联系与相互影响。优化电力系统操作和控制对于安全操作和最小化燃油消耗是非常重要的。而能量管理系统（PMS）是船舶自动化系统和电力系统的重要组成部分，特别是电力推进船舶和动力定位船舶。PMS控制电力系统以实现最大化防失电能力和最小化燃油消耗，同时也能够通过保护设备防止故障和设备失灵来降低设备维修成本。PMS通过与其它控制系统的相互作用，能使船舶的性能得到最大发挥。 本文主要从发电机组配置控制，负载限制控制和快速减载控制技术方面进行研究。在确保充足和可靠的电力供应到船上的各种电力负荷的同时，降低运营成本，并在提高船舶自动控制水平方面做出了一点工作。本文主要进行了以下几方面的工作： （1）简述了能量管理系统的结构组成，包括结构特点、功能模块和建模要求。对电力系统进行建模，在保证仿真的实时性和精度方面，采用了能体现大负载波动影响的柴油机模型。由于发电机相对柴油机的反应速度更快，发电机的模型只采用了稳态模型，而整个电网则采用复矢量建模。同时分析了发电机配置控制的基本量化关系，发电机组启停和负载的关系，以及可用功率的计算方法。 （2）介绍了推进负载限制控制，描述了螺旋桨的负载特性，并进行了建模。对推力损失的外部环境影响和运行模式影响两个方面进行了介绍。分析了螺旋桨负载和电力系统动态关系，以此得出提高电网稳定性和限制螺旋桨负载的必要性，并进行了推进器加速度的负载限制控制器的研究。 （3）分析了大负载突变情况下发电机组的反应时间，并介绍了现有的四种不同的减载控制方法：基于可用功率的卸载系统、基于频率的卸载系统、基于事件快速减载系统和基于频率的快速相反馈减载系统。对四种减载控制进行了对比，介绍了其减载方法和策略的利弊。最后分析了两种不同的减载数量控制策略，并根据其对应不同负载量的情况下柴油机负载加载和减载需求时间进行优化。 （4）在综合考虑柴油机动态特性和推进器负载限制控制的基础上，根据功率重分配控制的方法，设计一种全局工况分布式的能更有效的减少电网频率和电压波动的控制策略，并与现存的速度控制策略进行对比，分析了其在提高电网稳定性方面的优势。该策略的主要方法是限制负载波动大的推进器向电网注入波动负载，提高电力系统稳定性。 |
| 作者： | 潘志强 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 陈辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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