發(fā)布時間：2017-10-20 02:34

  本文關(guān)鍵詞：電力推進(jìn)船舶能量管理系統(tǒng)控制策略研究

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【摘要】：電力分配系統(tǒng)是所有安裝的電力設(shè)備之間共同的連接點。啟動和潮流，負(fù)載波動以及電網(wǎng)受諧波的干擾，使負(fù)載和發(fā)電機(jī)之間相互聯(lián)系與相互影響。優(yōu)化電力系統(tǒng)操作和控制對于安全操作和最小化燃油消耗是非常重要的。而能量管理系統(tǒng)（PMS）是船舶自動化系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的重要組成部分，特別是電力推進(jìn)船舶和動力定位船舶。PMS控制電力系統(tǒng)以實現(xiàn)最大化防失電能力和最小化燃油消耗，同時也能夠通過保護(hù)設(shè)備防止故障和設(shè)備失靈來降低設(shè)備維修成本。PMS通過與其它控制系統(tǒng)的相互作用，能使船舶的性能得到最大發(fā)揮。 本文主要從發(fā)電機(jī)組配置控制，負(fù)載限制控制和快速減載控制技術(shù)方面進(jìn)行研究。在確保充足和可靠的電力供應(yīng)到船上的各種電力負(fù)荷的同時，降低運(yùn)營成本，并在提高船舶自動控制水平方面做出了一點工作。本文主要進(jìn)行了以下幾方面的工作： （1）簡述了能量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，包括結(jié)構(gòu)特點、功能模塊和建模要求。對電力系統(tǒng)進(jìn)行建模，在保證仿真的實時性和精度方面，采用了能體現(xiàn)大負(fù)載波動影響的柴油機(jī)模型。由于發(fā)電機(jī)相對柴油機(jī)的反應(yīng)速度更快，發(fā)電機(jī)的模型只采用了穩(wěn)態(tài)模型，而整個電網(wǎng)則采用復(fù)矢量建模。同時分析了發(fā)電機(jī)配置控制的基本量化關(guān)系，發(fā)電機(jī)組啟停和負(fù)載的關(guān)系，以及可用功率的計算方法。 （2）介紹了推進(jìn)負(fù)載限制控制，描述了螺旋槳的負(fù)載特性，并進(jìn)行了建模。對推力損失的外部環(huán)境影響和運(yùn)行模式影響兩個方面進(jìn)行了介紹。分析了螺旋槳負(fù)載和電力系統(tǒng)動態(tài)關(guān)系，以此得出提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和限制螺旋槳負(fù)載的必要性，并進(jìn)行了推進(jìn)器加速度的負(fù)載限制控制器的研究。 （3）分析了大負(fù)載突變情況下發(fā)電機(jī)組的反應(yīng)時間，并介紹了現(xiàn)有的四種不同的減載控制方法：基于可用功率的卸載系統(tǒng)、基于頻率的卸載系統(tǒng)、基于事件快速減載系統(tǒng)和基于頻率的快速相反饋減載系統(tǒng)。對四種減載控制進(jìn)行了對比，介紹了其減載方法和策略的利弊。最后分析了兩種不同的減載數(shù)量控制策略，并根據(jù)其對應(yīng)不同負(fù)載量的情況下柴油機(jī)負(fù)載加載和減載需求時間進(jìn)行優(yōu)化。 （4）在綜合考慮柴油機(jī)動態(tài)特性和推進(jìn)器負(fù)載限制控制的基礎(chǔ)上，根據(jù)功率重分配控制的方法，設(shè)計一種全局工況分布式的能更有效的減少電網(wǎng)頻率和電壓波動的控制策略，并與現(xiàn)存的速度控制策略進(jìn)行對比，分析了其在提高電網(wǎng)穩(wěn)定性方面的優(yōu)勢。該策略的主要方法是限制負(fù)載波動大的推進(jìn)器向電網(wǎng)注入波動負(fù)載，，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：電力推進(jìn) 快速減載 負(fù)載限制控制 功率重分配
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U665
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究的背景與意義10-11
• 1.2 電力推進(jìn)船舶概述11-14
• 1.2.1 電力推進(jìn)船舶的電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11-12
• 1.2.2 電力推進(jìn)船舶的控制結(jié)構(gòu)12-14
• 1.3 能量管理系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.1 能量管理系統(tǒng)控制策略14-15
• 1.3.2 能量管理控制策略現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢15-16
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容及技術(shù)路線16-19
• 1.4.1 論文的主要研究內(nèi)容16-17
• 1.4.2 論文研究的研究方法和技術(shù)路線17-19
• 第2章 電力推進(jìn)船舶能量管理系統(tǒng)基礎(chǔ)19-36
• 2.1 能量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成19-22
• 2.1.1 能量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點19-20
• 2.1.2 能量管理系統(tǒng)功能模塊20-21
• 2.1.3 能量管理系統(tǒng)建模要求21-22
• 2.2 電力系統(tǒng)建模22-29
• 2.2.1 柴油機(jī)模型22-24
• 2.2.2 發(fā)電機(jī)模型24
• 2.2.3 電力系統(tǒng)模型24-27
• 2.2.4 電力系統(tǒng)負(fù)載分配27-28
• 2.2.5 自動電壓調(diào)節(jié)器（AVR）28-29
• 2.3 機(jī)組調(diào)度控制29-34
• 2.3.1 發(fā)電機(jī)瞬態(tài)負(fù)載29-30
• 2.3.2 發(fā)電機(jī)組啟動與負(fù)載的關(guān)系30-32
• 2.3.3 發(fā)電機(jī)組負(fù)載控制啟停關(guān)系32-33
• 2.3.4 可用功率33-34
• 2.4 本章小結(jié)34-36
• 第3章 基于推進(jìn)器負(fù)載限制控制策略研究36-47
• 3.1 螺旋槳負(fù)載特性模型36-37
• 3.2 推力損失影響37-40
• 3.2.1 外部環(huán)境影響37-38
• 3.2.2 運(yùn)行模式影響38-40
• 3.3 螺旋槳負(fù)載和電力系統(tǒng)動態(tài)40-42
• 3.4 靜態(tài)推進(jìn)器負(fù)載限制控制42-46
• 3.4.1 推力負(fù)載波動關(guān)系42-43
• 3.4.2 推進(jìn)器負(fù)載限制控制43-44
• 3.4.3 推進(jìn)負(fù)載率限制44-45
• 3.4.4 基于推進(jìn)器加速度的負(fù)載限制控制45-46
• 3.5 本章小結(jié)46-47
• 第4章 基于快速減載系統(tǒng)控制策略研究47-58
• 4.1 發(fā)電機(jī)響應(yīng)特性47-49
• 4.2 快速減載控制方法49-53
• 4.2.1 基于可用功率的卸載系統(tǒng)50
• 4.2.2 基于頻率的卸載系統(tǒng)50-51
• 4.2.3 基于事件快速減載系統(tǒng)51-52
• 4.2.4 基于頻率的快速相反饋減載系統(tǒng)52-53
• 4.3 減載數(shù)量53-55
• 4.3.1 過量瞬態(tài)階躍負(fù)載減載（策略 1）54-55
• 4.3.2 全瞬態(tài)階躍負(fù)載減載（策略 2）55
• 4.4 優(yōu)化瞬態(tài)負(fù)載階躍減載55-57
• 4.5 本章小結(jié)57-58
• 第5章 全局工況分布式控制策略58-81
• 5.1 減少電網(wǎng)功率波動的方法58-60
• 5.1.1 負(fù)載擾動的分類58-59
• 5.1.2 減少電網(wǎng)波動的方法59-60
• 5.2 現(xiàn)場推進(jìn)器控制的影響60-65
• 5.2.1 速度控制的影響60-62
• 5.2.2 功率控制的影響62-63
• 5.2.3 推進(jìn)器綜合控制概念63-65
• 5.3 現(xiàn)場的控制技術(shù)對電網(wǎng)加載存在的問題65-66
• 5.4 功率重分配控制66-70
• 5.4.1 功率重分配控制概念66-69
• 5.4.2 負(fù)載依賴 PRC 參數(shù)69-70
• 5.5 動態(tài)仿真及結(jié)果分析70-80
• 5.5.1 發(fā)電機(jī)組加載71-72
• 5.5.2 發(fā)電機(jī)組減載72-73
• 5.5.3 發(fā)電機(jī)組跳閘73-76
• 5.5.4 推進(jìn)器功率波動76-80
• 5.6 本章小結(jié)80-81
• 第6章 總結(jié)與展望81-83
• 6.1 全文總結(jié)81-82
• 6.2 不足之處及后續(xù)研究展望82-83
• 致謝83-84
• 參考文獻(xiàn)84-86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1064781