船舶MVDC系统的分析与控制研究

发布时间：2022-12-05 08:11

　　船舶综合电力系统是未来许多船舶（商船、军舰、邮轮等）动力系统的发展方向。随着船上电力负荷功率需求逐渐增大,船舶电网中装机容量上升,进而推动了船舶电网电压等级的上升。此外,相比传统船舶电网采用交流系统而言,采用直流系统拥有众多优点（如:能够消除无功功率传输,减少电缆重量,发电机组之间不需要同步等）。为适应未来船舶电网功率需求与高效运行等目标,研究者对采取中压直流形式的配电方案开始关注。目前,船舶中压直流系统的发展在工程应用中尚处于探索阶段,本文结合船舶航行工况,从以下方面展开研究。首先,根据船舶中压直流系统的基本组成单元,建立各部分数学模型与仿真模型,包括燃气轮机发电机组+整流单元、推进电机及其控制单元、船桨负载单元、储能单元等。在PSCAD下进行相应的仿真实验,验证其合理性。其次,考虑到中/低压间的功率传输、中压直流母线上储能单元的接入等问题,本文以双有源桥DC/DC变换器作为基本单元,通过将基本单元进行串并联以实现分压与大功率传输的目的,进而对中压到低压之间的单/双向功率传输控制进行研究。将这种变换器分别应用于配电变压器功能和储能接口功能下。在配电变压器功能下实现配电变压器低压侧在加... 

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外发展现状
    1.3 研究主要内容
第2章 船舶MVDC系统组成与中/低压变换器选择
    2.1 船舶MVDC系统构架和基本单元
    2.2 船舶MVDC系统下中/低压功率变换器的选择
    2.3 船舶MVDC系统的基本考虑因素
    2.4 本章小结
第3章 船舶MVDC系统仿真平台的构建
    3.1 燃气轮机发电系统建模
        3.1.1 原动机及调速器的数学模型
        3.1.2 同步发电机及其励磁系统数学模型
        3.1.3 多脉波整流
        3.1.4 发电系统仿真验证
    3.2 船桨负载建模
        3.2.1 螺旋桨数学模型
        3.2.2 螺旋桨与船体的相互作用
        3.2.3 船舶航行阻力
        3.2.4 船桨整体模型及验证
    3.3 推进分系统建模
        3.3.1 推进电机建模
        3.3.2 推进电机矢量控制
        3.3.3 电流滞环跟踪PWM
        3.3.4 推进电机仿真验证
    3.4 储能装置建模
        3.4.1 MVDC系统下储能装置的选取
        3.4.2 储能装置充放电控制
    3.5 本章小结
第4章 中/低压间的功率传输控制研究
    4.1 双有源桥DC-DC变换器基本控制原理
    4.2 中/低压间功率变换器的设计
        4.2.1 模块化双有源桥DC-DC变换器的设计原理
        4.2.2 各变换器单元间功率均衡控制策略
        4.2.3 启动阶段冲击电流控制策略
    4.3 仿真验证
        4.3.1 中/低压配电变压器功能仿真验证
        4.3.2 储能接口功能变换器仿真验证
    4.4 本章小结
第5章 典型船舶航行工况下的分析与集成控制
    5.1 正车起航工况
    5.2 恶劣环境下航行工况
        5.2.1 螺旋桨阻转矩经常变化状态
        5.2.2 螺旋桨受阻状态
        5.2.3 螺旋桨出水状态
    5.3 停车工况
        5.3.1 回馈能量采用能耗制动电阻控制
        5.3.2 回馈能量采用能耗制动电阻与储能共同控制
    5.4 倒车工况
    5.5 船舶正常航行时突加脉冲性负载研究
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于扩展移相控制的双向有源桥变换器回流功率优化[J]. 侯旭,曾正,冉立,刘清阳,宋春伟.  中国电机工程学报. 2018(23)
[2]IGBT串联动态均压特性分析与控制[J]. 丁顺,邢岩,王钧,胡海兵.  电工技术学报. 2018(14)
[3]多相电机控制驱动技术研究综述[J]. 刘自程,李永东,郑泽东.  电工技术学报. 2017(24)
[4]舰船中压直流综合电力推进系统设计及稳态分析研究[J]. 兰海,鲍鹏,王琬婷.  中国造船. 2017(02)
[5]三相十二脉波整流电路的技术研究[J]. 伍祚,周智超,刘成,史家军,荣军.  电子技术. 2017(05)
[6]应用于船舶中压直流系统的电力电子配电变压器[J]. 王世恩,郑泽东,李永东.  电源学报. 2017(02)
[7]十五相感应电机对称缺相运行时的定子漏抗计算[J]. 郑晓钦,王东.  电工技术学报. 2016(15)
[8]基于PLECS的船舶中压直流综合电力系统仿真研究[J]. 程垠钟,李莉红,晏阳,杜剑维.  舰船科学技术. 2016(07)
[9]我国舰船中压直流综合电力系统研究进展[J]. 付立军,刘鲁锋,王刚,马凡,叶志浩,纪锋,刘路辉.  中国舰船研究. 2016(01)
[10]船用燃气轮机发电机组控制策略仿真研究[J]. 邵梦麟,梁前超,邬健.  船电技术. 2015(10)

博士论文
[1]船舶综合电力推进系统仿真技术研究[D]. 程垠钟.哈尔滨工程大学 2014
[2]船舶电力推进系统的建模与仿真[D]. 高海波.武汉理工大学 2008
[3]船舶电力推进六相同步电动机控制系统研究[D]. 张敬南.哈尔滨工程大学 2009

硕士论文
[1]船舶电力推进系统能量回馈过程研究与分析[D]. 曾宏宇.中国舰船研究院 2017
[2]舰船中压直流综合电力推进系统设计及稳态分析研究[D]. 王琬婷.哈尔滨工程大学 2017
[3]潜艇的推进控制及仿真研究[D]. 易斌.哈尔滨工程大学 2006



本文编号：3710022