船舶綜合電力系統(tǒng)將電力系統(tǒng)與推進系統(tǒng)相結合,提高了系統(tǒng)效率,顯著地節(jié)省了燃料,是船舶動力發(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。針對目前中壓直流電力系統(tǒng)缺乏系統(tǒng)級的建模與控制問題,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)實驗平臺的構建打下基礎。本文首先描述了船舶中壓直流電力系統(tǒng)存在的三種結構,對其工作原理進行了分析,說明了各種結構存在的優(yōu)缺點以及適用于的場景,進一步對目前船舶上使用的整流器進行了比較,通過對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)中應用的優(yōu)越性。然后對船舶MVDC電力系統(tǒng)各部分進行詳細的建模分析,包括調速系統(tǒng)模型、勵磁系統(tǒng)模型、同步發(fā)電機模型,以及MMC整流器模型,分析各個部分的結構與控制原理,歸納總結其數(shù)學模型... 

【文章來源】：溫州大學浙江省

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

5型驅逐艦電力系統(tǒng)結構

圖 1-1 45 型驅逐艦電力系統(tǒng)結構Figure 1-1 Type 45 destroyer power system structure of圖 1-1 為英國 45 型驅逐艦電力系統(tǒng)結構，采用 2 臺 21WM 的燃氣輪機組和2 臺 2WM 柴油發(fā)電機發(fā)電，燃氣輪帶動主發(fā)電機，柴油機帶動輔助發(fā)電機，兩者的電力一同饋送配電網(wǎng)中，配電控制系統(tǒng)對其實施控制。該系統(tǒng)有 2 臺 20WM每分鐘 280 轉的先進感應電動機驅動 2 臺固定槳，最高速度可達 30 節(jié)，在高速航行時，推進電機的主要由燃氣輪帶動的主發(fā)電機驅動，在低速作業(yè)時，則由輔助的柴油發(fā)電機提供推進以及艦船本身服務系統(tǒng)所需的電力，而燃氣輪可以停機以節(jié)省油耗。該系統(tǒng)于 2002 年開始演示驗證，其中包括直流區(qū)域配電、直流區(qū)域保護、飛輪儲能、燃料電池等先進技術。

圖 1-3 054B 型護衛(wèi)艦Figure 1-3 Type 054B frigate4B 型護衛(wèi)艦如圖 1-3 所示，動力方面采用 1 臺輸出功率約為 23WM 國產燃氣輪機和 2 臺輸出功率約為 10WM 的 16PA6STC 的柴油機，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 5000 多噸，這已超越歐洲一些國家主戰(zhàn)驅護艦排據(jù)。054B 型護衛(wèi)艦具有更靈活的布局設計，電力系統(tǒng)摒棄了傳統(tǒng)龐大傳動齒輪箱，發(fā)電機組采用柔性電纜將電力輸送給推進電機，不需要剛，并且不需要穿過船體進行安裝，推進電機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)電機組可以船底部空間的減震基座上，減少發(fā)電機運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。文主要研究內容

【參考文獻】：
期刊論文
[1]MMC在船舶中壓直流電力系統(tǒng)中的應用[J]. 郭燚,張震,雷玉磊.  上海海事大學學報. 2018(01)
[2]基于下垂控制的直流微網(wǎng)多儲能系統(tǒng)研究[J]. 陳景文,張東,黨宏社.  電氣傳動. 2018(01)
[3]一種適合船舶中壓直流電力系統(tǒng)的MMC并聯(lián)結構[J]. 郭燚,雷玉磊,張震.  上海海事大學學報. 2017(04)
[4]船舶電力系統(tǒng)燃氣輪機組雙機并聯(lián)運行建模與仿真[J]. 謝嘉令,施偉鋒,卓金寶.  船電技術. 2017(11)
[5]FBMMC直流故障穿越機理及故障清除策略[J]. 和敬涵,黃威博,李海英,羅國敏,王光江,許寅.  電力自動化設備. 2017(10)
[6]國外艦艇綜合電力系統(tǒng)研究綜述[J]. 陳鋒,曹洪濤,劉洋,宋楊.  艦船科學技術. 2017(17)
[7]電力推進船舶電網(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.  艦船科學技術. 2017(13)
[8]艦船中壓直流綜合電力推進系統(tǒng)設計及穩(wěn)態(tài)分析研究[J]. 蘭海,鮑鵬,王琬婷.  中國造船. 2017(02)
[9]基于MMC的多端直流輸電系統(tǒng)下垂控制策略[J]. 劉長富,張玉龍,竺煒,池喜洋,巫曉云.  電力科學與技術學報. 2017(02)
[10]基于電壓下垂特性的MMC-MTDC協(xié)調控制策略[J]. 楊林,張英敏,李興源.  四川電力技術. 2017(03)

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 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 2017
[2]直流微網(wǎng)自適應下垂均流技術研究[D]. 黃桂根.浙江大學 2016
[3]基于MMC的柔性直流輸電系統(tǒng)研究[D]. 謝龍裕.湖南大學 2015
[4]模塊化多電平變換器低頻運行控制方法研究[D]. 梁改革.中國礦業(yè)大學 2014
[5]基于MATLAB/SIMULINK的船用柴油機仿真研究[D]. 張望.武漢理工大學 2013
[6]多電平變流器的開關調制技術研究[D]. 陳登升.燕山大學 2007



本文編號：3429113