船舶綜合電力系統(tǒng)將電力系統(tǒng)與推進(jìn)系統(tǒng)相結(jié)合,提高了系統(tǒng)效率,顯著地節(jié)省了燃料,是船舶動(dòng)力發(fā)展的新方向。傳統(tǒng)的交流電力系統(tǒng)已不足以滿足日益增長(zhǎng)的電能需求,船舶電力系統(tǒng)由交流逐步向直流發(fā)展。針對(duì)目前中壓直流電力系統(tǒng)缺乏系統(tǒng)級(jí)的建模與控制問題,本文利用MATLAB/Simulink軟件搭建了基于模塊化多電平換流器（Modular multilevel converter,MMC）的船舶中壓直流（Medium voltage DC,MVDC）電力系統(tǒng)仿真模型,為中壓直流電力系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建打下基礎(chǔ)。本文首先描述了船舶中壓直流電力系統(tǒng)存在的三種結(jié)構(gòu),對(duì)其工作原理進(jìn)行了分析,說明了各種結(jié)構(gòu)存在的優(yōu)缺點(diǎn)以及適用于的場(chǎng)景,進(jìn)一步對(duì)目前船舶上使用的整流器進(jìn)行了比較,通過對(duì)比分析全橋型模塊化多電平換流整流器（Full bridge Modular multilevel converter,FMMC）在船舶MVDC電力系統(tǒng)中應(yīng)用的優(yōu)越性。然后對(duì)船舶MVDC電力系統(tǒng)各部分進(jìn)行詳細(xì)的建模分析,包括調(diào)速系統(tǒng)模型、勵(lì)磁系統(tǒng)模型、同步發(fā)電機(jī)模型,以及MMC整流器模型,分析各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)與控制原理,歸納總結(jié)其數(shù)學(xué)模型... 

【文章來源】：溫州大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

5型驅(qū)逐艦電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖 1-1 45 型驅(qū)逐艦電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Figure 1-1 Type 45 destroyer power system structure of圖 1-1 為英國(guó) 45 型驅(qū)逐艦電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，采用 2 臺(tái) 21WM 的燃?xì)廨啓C(jī)組和2 臺(tái) 2WM 柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電，燃?xì)廨啂?dòng)主發(fā)電機(jī)，柴油機(jī)帶動(dòng)輔助發(fā)電機(jī)，兩者的電力一同饋送配電網(wǎng)中，配電控制系統(tǒng)對(duì)其實(shí)施控制。該系統(tǒng)有 2 臺(tái) 20WM每分鐘 280 轉(zhuǎn)的先進(jìn)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 2 臺(tái)固定槳，最高速度可達(dá) 30 節(jié)，在高速航行時(shí)，推進(jìn)電機(jī)的主要由燃?xì)廨啂?dòng)的主發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在低速作業(yè)時(shí)，則由輔助的柴油發(fā)電機(jī)提供推進(jìn)以及艦船本身服務(wù)系統(tǒng)所需的電力，而燃?xì)廨喛梢酝C(jī)以節(jié)省油耗。該系統(tǒng)于 2002 年開始演示驗(yàn)證，其中包括直流區(qū)域配電、直流區(qū)域保護(hù)、飛輪儲(chǔ)能、燃料電池等先進(jìn)技術(shù)。

圖 1-3 054B 型護(hù)衛(wèi)艦Figure 1-3 Type 054B frigate4B 型護(hù)衛(wèi)艦如圖 1-3 所示，動(dòng)力方面采用 1 臺(tái)輸出功率約為 23WM 國(guó)產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)和 2 臺(tái)輸出功率約為 10WM 的 16PA6STC 的柴油機(jī)，總約為 33WM，與常規(guī)艦船比較可以獲得更高的航速。正常排水量可能突，最大排水量可能達(dá) 5000 多噸，這已超越歐洲一些國(guó)家主戰(zhàn)驅(qū)護(hù)艦排據(jù)。054B 型護(hù)衛(wèi)艦具有更靈活的布局設(shè)計(jì)，電力系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)龐大傳動(dòng)齒輪箱，發(fā)電機(jī)組采用柔性電纜將電力輸送給推進(jìn)電機(jī)，不需要?jiǎng)�，并且不需要穿過船體進(jìn)行安裝，推進(jìn)電機(jī)可以在艦船任意合適的位置而優(yōu)化了艦船的空間布局，能夠攜帶更多的燃料及武器。發(fā)電機(jī)組可以船底部空間的減震基座上，減少發(fā)電機(jī)運(yùn)行中輻射到水中的噪聲與震效的降低了艦船自身的噪聲，提高了隱蔽性。文主要研究?jī)?nèi)容

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]MMC在船舶中壓直流電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 郭燚,張震,雷玉磊.  上海海事大學(xué)學(xué)報(bào). 2018(01)
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[3]一種適合船舶中壓直流電力系統(tǒng)的MMC并聯(lián)結(jié)構(gòu)[J]. 郭燚,雷玉磊,張震.  上海海事大學(xué)學(xué)報(bào). 2017(04)
[4]船舶電力系統(tǒng)燃?xì)廨啓C(jī)組雙機(jī)并聯(lián)運(yùn)行建模與仿真[J]. 謝嘉令,施偉鋒,卓金寶.  船電技術(shù). 2017(11)
[5]FBMMC直流故障穿越機(jī)理及故障清除策略[J]. 和敬涵,黃威博,李海英,羅國(guó)敏,王光江,許寅.  電力自動(dòng)化設(shè)備. 2017(10)
[6]國(guó)外艦艇綜合電力系統(tǒng)研究綜述[J]. 陳鋒,曹洪濤,劉洋,宋楊.  艦船科學(xué)技術(shù). 2017(17)
[7]電力推進(jìn)船舶電網(wǎng)多脈沖變壓整流器仿真研究[J]. 秦俊峰,白洪芬,彭亞東,邱峰.  艦船科學(xué)技術(shù). 2017(13)
[8]艦船中壓直流綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及穩(wěn)態(tài)分析研究[J]. 蘭海,鮑鵬,王琬婷.  中國(guó)造船. 2017(02)
[9]基于MMC的多端直流輸電系統(tǒng)下垂控制策略[J]. 劉長(zhǎng)富,張玉龍,竺煒,池喜洋,巫曉云.  電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào). 2017(02)
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博士論文
[1]基于模塊化多電平換流器的直流輸電系統(tǒng)控制策略研究[D]. 管敏淵.浙江大學(xué) 2013

碩士論文
[1]船舶中壓電力系統(tǒng)建模與仿真[D]. 鄭恒持.大連海事大學(xué) 2017
[2]直流微網(wǎng)自適應(yīng)下垂均流技術(shù)研究[D]. 黃桂根.浙江大學(xué) 2016
[3]基于MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)研究[D]. 謝龍?jiān)?湖南大學(xué) 2015
[4]模塊化多電平變換器低頻運(yùn)行控制方法研究[D]. 梁改革.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 2014
[5]基于MATLAB/SIMULINK的船用柴油機(jī)仿真研究[D]. 張望.武漢理工大學(xué) 2013
[6]多電平變流器的開關(guān)調(diào)制技術(shù)研究[D]. 陳登升.燕山大學(xué) 2007



本文編號(hào)：3429113