港口门式起重机势能回馈分析研究及应用

发布时间：2023-01-31 08:31

　　在当前科技飞速发展的时代,能源和环境问题日益突出,已经引起世界各国重点关注,节能与环保已成为时代主题。港口起重机具有油耗大、效率低、排放差、负载重力势能浪费等缺点,已成为节能环保领域普遍关注的重要对象之一。因此,研究起重机节能减排问题具有重大意义。目前采用的起重机节能系统方案主要集中于通过驱动电机在位能负载拖动下产生再生能量并将该能量回收储存和再利用,主要采用超级电容作为辅助动力源,轻载时超级电容不参与工作,重载时提供部分能量维持系统正常运行。实践表明此种策略下超级电容能量利用率低,势能回收率低,未起到节约能量的最大效果。针对当前存在超级电容能量利用不足及能量回收效率不高等问题,本文以40.5T门式起重机为对象,对混合动力系统进行深入的理论分析,提出跟随超级电容电压变化适时调整负载功率分配的策略,使超级电容能量得到优先且充分的利用。并建立相关系统数学模型,应用软件仿真及平台实验,验证了控制策略的可行性及系统可靠性,实验结果显示超级电容供能比超过75%,超级电容能量利用率在70%以上,能量回收率达到85%,其中包含了怠速能的回收,能量回收-消耗比达到62%。本文主要研究工作及创新点如下:... 

【文章页数】：107 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的背景及意义
    1.2 混合动力起重机研究现状
    1.3 课题研究内容
        1.3.1 课题研究主要内容
        1.3.2 课题研究难点及研究方法
    1.4 本章小结
第2章 混合动力门式起重机系统主要部件特性分析
    2.1 传统门式集装箱起重机
    2.2 混合动力门式集装箱起重机
    2.3 柴油发动机特性分析
        2.3.1 工况分析
        2.3.2 负荷特性分析
    2.4 超级电容特性分析
        2.4.1 等效模型分析
        2.4.2 充电及放电特性分析
        2.4.3 超级电容串并联特性
    2.5 双向DC-DC变换器特性分析
        2.5.1 变换器工作模式分析
        2.5.2 变换器工作原理分析
    2.6 本章小结
第3章 门式起重机系统能量分析及控制策略研究
    3.1 门式起重机起升机构载荷分析
    3.2 起重机运行时能量流向及能耗分析
        3.2.1 起重机运行时能量损耗
        3.2.2 起升机构上升时能量流向及能耗分析
        3.2.3 起升机构下降时能量流向及能耗分析
    3.3 能源回收再利用分析
        3.3.1 可回收能量分析
        3.3.2 超级电容参数设计计算
    3.4 混合动力起重机系统能量控制策略
        3.4.1 系统基础控制策略
        3.4.2 超级电容充电控制策略
        3.4.3 超级电容放电控制策略
        3.4.4 柴油发电机组控制策略
    3.5 本章小结
第4章 门式集装箱起重机系统主要部件建模及仿真
    4.1 柴油机模型
        4.1.1 柴油机动力数学模型
        4.1.2 柴油机控制模型
    4.2 直流电机数学模型
        4.2.1 串励直流电动机模型
        4.2.2 他励直流发电机模型
    4.3 超级电容充放电控制电路数学模型
        4.3.1 超级电容充电数学模型
        4.3.2 超级电容放电数学模型
        4.3.3 超级电容升降压充放电数学模型
    4.4 基于MATLAB/SIMULINK的混合动力系统仿真分析
        4.4.1 势能回馈仿真
        4.4.2 升降压电路仿真
        4.4.3 负载功率分配策略仿真
    4.5 本章小结
第5章 基于港口装备节能平台的能量控制策略应用
    5.1 港口装备节能综合实验平台
    5.2 平台能量转换效率验证实验
        5.2.1 实验方案
        5.2.2 实验数据分析
        5.2.3 实验结果
    5.3 中小功率负载势能回馈实验
        5.3.1 实验方案
        5.3.2 实验数据分析
        5.3.3 实验结果
    5.4 大功率负载势能回馈实验
        5.4.1 实验方案
        5.4.2 实验数据分析
        5.4.3 实验结果
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
致谢
参考文献
攻读硕士学位期间主要科研成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]起重机混合动力系统控制策略的研究[J]. 张国臣.  内燃机与配件. 2019(03)
[2]基于电机效率优化的纯电动汽车换挡规律[J]. 王磊.  山东工业技术. 2019(03)
[3]高性能双向DC-DC变换器设计[J]. 武远征,王亚君.  电子器件. 2018(06)
[4]混合动力汽车驱动控制策略优化研究[J]. 徐航,马向华,叶银忠.  控制工程. 2018(11)
[5]基于GIS/GPS的混合动力牵引车控制策略研究[J]. 熊演峰,余强,闫晟煜,王恒凯.  汽车技术. 2018(11)
[6]非隔离双向四端口直流变换器及其控制策略研究[J]. 崔红芬,姚良忠,桑丙玉,杨波,陶以彬.  中国电力. 2018(10)
[7]混合动力起重机节能系统关键技术研究[J]. 翟红彦.  内燃机与配件. 2018(17)
[8]纯电动汽车与混合动力汽车全生命周期节能减排对比研究[J]. 刘大鹏,陈轶嵩.  汽车实用技术. 2018(15)
[9]工程机械混合动力储能装置分析[J]. 陈亮.  内燃机与配件. 2018(15)
[10]混合动力工程机械动力系统的构成理论现状及研究进展[J]. 郑学通,赵军艇.  汽车实用技术. 2018(13)

博士论文
[1]轮胎式起重机混合动力系统的研究和实现[D]. 周新民.华中科技大学 2011

硕士论文
[1]多动力源混合起重机系统仿真研究[D]. 王秋娜.武汉理工大学 2014
[2]轮胎式起重机的位能回收及其应用研究[D]. 黄晓菲.武汉理工大学 2013
[3]混合动力起重机能量控制系统的研究与设计[D]. 曾光.武汉理工大学 2009
[4]轮胎式起重机混合动力系统主电路的研究与设计[D]. 孙晖.武汉理工大学 2009
[5]电动汽车关键技术[D]. 倪颖倩.南京理工大学 2008



本文编号：3733846