發(fā)布時間：2017-11-03 03:33

  本文關(guān)鍵詞：基于直流電網(wǎng)的船舶電站高效控制策略研究

  更多相關(guān)文章： 船舶電站 直流電網(wǎng) 分區(qū)間目標(biāo)控制 柴油發(fā)電機組 變速發(fā)電

【摘要】：如何在船上有限的空間內(nèi)提供更多的電能是船舶電力推進領(lǐng)域一個永恒的話題。隨著船舶電力系統(tǒng)的負荷逐年增加,對船舶電力系統(tǒng)的能量密度提出了新的挑戰(zhàn)。近年來,國外一些電氣公司紛紛推出了基于直流電網(wǎng)的船舶電力推進系統(tǒng)相關(guān)產(chǎn)品,該系統(tǒng)有燃油利用率高,所需空間小等優(yōu)點,能顯著提升船上能量密度。此外還有機械磨損小,震動和噪聲小等優(yōu)點,設(shè)備壽命更長,經(jīng)濟效益有明顯改善,因此未來的應(yīng)用前景比較廣闊。然而國內(nèi)在此領(lǐng)域尚沒有相關(guān)產(chǎn)品推出,基于直流電網(wǎng)的船舶電站控制策略的相關(guān)研究也未見報道。本文通過仿真與實驗的方法研究了基于直流電網(wǎng)的船舶電站的高效控制策略。為了建立基于直流電網(wǎng)的船舶電力推進系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,首先對柴油機和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)模型以及勵磁調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)模型進行了仔細分析。在分析了典型柴油發(fā)電機組的油耗特性曲線、最大轉(zhuǎn)矩曲線走勢的基礎(chǔ)上,提出了一種使柴油發(fā)電機組高效穩(wěn)定運行的控制策略,即分區(qū)間目標(biāo)控制策略。并在仿真模塊中對此加以實現(xiàn)。在MATLAB中搭建了柴油機和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器模塊、勵磁調(diào)節(jié)器模塊、以及綜合控制器等模塊。在此基礎(chǔ)上建立了基于直流電網(wǎng)的船舶電站單機仿真模型。根據(jù)水上船只各種航行工況的負載情況,及該航行工況在整個航行過程中所占的時間比例建立了航行工況表,按照該航行工況表對仿真負載進行合理設(shè)置。仿真結(jié)果驗證了基于直流電網(wǎng)的船舶電力推進系統(tǒng)的經(jīng)濟性和可行性,對分區(qū)間目標(biāo)控制策略的可行性也進行了有效考察。船舶電力系統(tǒng)為了兼顧負載總量和系統(tǒng)整體的效率問題,往往采用多機組并聯(lián)的模式運行,根據(jù)負載的高低對發(fā)電機組進行投入或切除。通過分析多機組并聯(lián)運行情況下功率的分配律,在單機仿真模型的基礎(chǔ)上,搭建了基于直流電網(wǎng)的船舶電站雙機并聯(lián)仿真模型。仿真結(jié)果驗證了基于直流電網(wǎng)的船舶電站多機組并聯(lián)運行的可行性,也能夠?qū)崿F(xiàn)功率的平均分配。在仿真的基礎(chǔ)上,搭建了基于直流電網(wǎng)的船舶電站的實物平臺,通過實驗驗證了該船舶電站系統(tǒng)的可行性與可靠性,同時檢驗了本文所提出的分區(qū)間目標(biāo)控制策略的可行性。通過對比同等負載在兩種不同系統(tǒng)下的耗油量可以得出結(jié)論,采用了分區(qū)間目標(biāo)控制策略的基于直流電網(wǎng)的船舶電站,其油耗率相比基于交流電網(wǎng)的船舶電站有明顯降低,經(jīng)濟性明顯,尤其適用于經(jīng)常工作在低負載率下的船只。
【關(guān)鍵詞】：船舶電站 直流電網(wǎng) 分區(qū)間目標(biāo)控制 柴油發(fā)電機組 變速發(fā)電
【學(xué)位授予單位】：中國艦船研究院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U665.12
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 船舶電力系統(tǒng)概述11-12
• 1.2 綜合電力系統(tǒng)概述12
• 1.3 發(fā)展現(xiàn)狀12-17
• 1.3.1 基于交流電網(wǎng)的船舶電力推進系統(tǒng)12-14
• 1.3.2 基于直流電網(wǎng)的船舶電力推進系統(tǒng)14-17
• 1.4 基于直流電網(wǎng)的船舶電站存在的問題17-19
• 1.4.1 船舶電站建模與仿真17-18
• 1.4.2 船舶電站控制策略18
• 1.4.3 多機組直流側(cè)并聯(lián)時功率交互振蕩的問題18-19
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容19-20
• 第二章 基于直流電網(wǎng)的船舶電站及其控制系統(tǒng)建模20-37
• 2.1 原動機及轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器建模20-22
• 2.1.1 調(diào)速器的分類20-21
• 2.1.2 原動機與調(diào)速器數(shù)學(xué)模型21-22
• 2.2 同步發(fā)電機建模22-30
• 2.2.1 坐標(biāo)變換理論23-27
• 2.2.2 標(biāo)么化處理27-28
• 2.2.3 同步發(fā)電機數(shù)學(xué)模型28-30
• 2.3 勵磁調(diào)節(jié)器建模30-33
• 2.3.1 勵磁系統(tǒng)的分類30
• 2.3.2 勵磁調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)模型30-33
• 2.4 功率分配建模33-36
• 2.4.1 數(shù)學(xué)模型分析33-35
• 2.4.2 穩(wěn)態(tài)功率的分配35-36
• 2.5 本章小結(jié)36-37
• 第三章 分區(qū)間目標(biāo)控制策略與綜合控制器設(shè)計37-44
• 3.1 分區(qū)間目標(biāo)控制策略的提出37-42
• 3.2 程序流程圖42-43
• 3.3 本章小結(jié)43-44
• 第四章 基于直流電網(wǎng)的船舶電站建模與仿真結(jié)果分析44-62
• 4.1 配套仿真模塊的建模44-46
• 4.1.1 油耗計算模塊44-45
• 4.1.2 負載模塊45-46
• 4.1.3 運行模式控制模塊46
• 4.2 單機系統(tǒng)仿真與分析46-54
• 4.2.1 單機仿真模型的建立46-47
• 4.2.2 單機模型仿真結(jié)果分析47-54
• 4.3 雙機系統(tǒng)仿真與分析54-58
• 4.3.1 雙機仿真模型的建立54-55
• 4.3.2 雙機模型仿真結(jié)果分析55-58
• 4.4 分區(qū)間目標(biāo)控制效果的仿真分析58-60
• 4.5 本章小結(jié)60-62
• 第五章 實驗驗證與分析62-69
• 5.1 實驗平臺與參數(shù)62-64
• 5.2 實驗結(jié)果及分析64-67
• 5.3 本章小結(jié)67-69
• 第六章 總結(jié)與展望69-71
• 6.1 總結(jié)69-70
• 6.2 展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文75

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