在當前科技飛速發(fā)展的時代,能源和環(huán)境問題日益突出,已經(jīng)引起世界各國重點關注,節(jié)能與環(huán)保已成為時代主題。港口起重機具有油耗大、效率低、排放差、負載重力勢能浪費等缺點,已成為節(jié)能環(huán)保領域普遍關注的重要對象之一。因此,研究起重機節(jié)能減排問題具有重大意義。目前采用的起重機節(jié)能系統(tǒng)方案主要集中于通過驅動電機在位能負載拖動下產(chǎn)生再生能量并將該能量回收儲存和再利用,主要采用超級電容作為輔助動力源,輕載時超級電容不參與工作,重載時提供部分能量維持系統(tǒng)正常運行。實踐表明此種策略下超級電容能量利用率低,勢能回收率低,未起到節(jié)約能量的最大效果。針對當前存在超級電容能量利用不足及能量回收效率不高等問題,本文以40.5T門式起重機為對象,對混合動力系統(tǒng)進行深入的理論分析,提出跟隨超級電容電壓變化適時調(diào)整負載功率分配的策略,使超級電容能量得到優(yōu)先且充分的利用。并建立相關系統(tǒng)數(shù)學模型,應用軟件仿真及平臺實驗,驗證了控制策略的可行性及系統(tǒng)可靠性,實驗結果顯示超級電容供能比超過75%,超級電容能量利用率在70%以上,能量回收率達到85%,其中包含了怠速能的回收,能量回收-消耗比達到62%。本文主要研究工作及創(chuàng)新點如下:... 

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 混合動力起重機研究現(xiàn)狀
    1.3 課題研究內(nèi)容
        1.3.1 課題研究主要內(nèi)容
        1.3.2 課題研究難點及研究方法
    1.4 本章小結
第2章 混合動力門式起重機系統(tǒng)主要部件特性分析
    2.1 傳統(tǒng)門式集裝箱起重機
    2.2 混合動力門式集裝箱起重機
    2.3 柴油發(fā)動機特性分析
        2.3.1 工況分析
        2.3.2 負荷特性分析
    2.4 超級電容特性分析
        2.4.1 等效模型分析
        2.4.2 充電及放電特性分析
        2.4.3 超級電容串并聯(lián)特性
    2.5 雙向DC-DC變換器特性分析
        2.5.1 變換器工作模式分析
        2.5.2 變換器工作原理分析
    2.6 本章小結
第3章 門式起重機系統(tǒng)能量分析及控制策略研究
    3.1 門式起重機起升機構載荷分析
    3.2 起重機運行時能量流向及能耗分析
        3.2.1 起重機運行時能量損耗
        3.2.2 起升機構上升時能量流向及能耗分析
        3.2.3 起升機構下降時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 超級電容參數(shù)設計計算
    3.4 混合動力起重機系統(tǒng)能量控制策略
        3.4.1 系統(tǒng)基礎控制策略
        3.4.2 超級電容充電控制策略
        3.4.3 超級電容放電控制策略
        3.4.4 柴油發(fā)電機組控制策略
    3.5 本章小結
第4章 門式集裝箱起重機系統(tǒng)主要部件建模及仿真
    4.1 柴油機模型
        4.1.1 柴油機動力數(shù)學模型
        4.1.2 柴油機控制模型
    4.2 直流電機數(shù)學模型
        4.2.1 串勵直流電動機模型
        4.2.2 他勵直流發(fā)電機模型
    4.3 超級電容充放電控制電路數(shù)學模型
        4.3.1 超級電容充電數(shù)學模型
        4.3.2 超級電容放電數(shù)學模型
        4.3.3 超級電容升降壓充放電數(shù)學模型
    4.4 基于MATLAB/SIMULINK的混合動力系統(tǒng)仿真分析
        4.4.1 勢能回饋仿真
        4.4.2 升降壓電路仿真
        4.4.3 負載功率分配策略仿真
    4.5 本章小結
第5章 基于港口裝備節(jié)能平臺的能量控制策略應用
    5.1 港口裝備節(jié)能綜合實驗平臺
    5.2 平臺能量轉換效率驗證實驗
        5.2.1 實驗方案
        5.2.2 實驗數(shù)據(jù)分析
        5.2.3 實驗結果
    5.3 中小功率負載勢能回饋實驗
        5.3.1 實驗方案
        5.3.2 實驗數(shù)據(jù)分析
        5.3.3 實驗結果
    5.4 大功率負載勢能回饋實驗
        5.4.1 實驗方案
        5.4.2 實驗數(shù)據(jù)分析
        5.4.3 實驗結果
    5.5 本章小結
第6章 總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 研究展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間主要科研成果


【參考文獻】：
期刊論文
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[2]基于電機效率優(yōu)化的純電動汽車換擋規(guī)律[J]. 王磊.  山東工業(yè)技術. 2019(03)
[3]高性能雙向DC-DC變換器設計[J]. 武遠征,王亞君.  電子器件. 2018(06)
[4]混合動力汽車驅動控制策略優(yōu)化研究[J]. 徐航,馬向華,葉銀忠.  控制工程. 2018(11)
[5]基于GIS/GPS的混合動力牽引車控制策略研究[J]. 熊演峰,余強,閆晟煜,王恒凱.  汽車技術. 2018(11)
[6]非隔離雙向四端口直流變換器及其控制策略研究[J]. 崔紅芬,姚良忠,桑丙玉,楊波,陶以彬.  中國電力. 2018(10)
[7]混合動力起重機節(jié)能系統(tǒng)關鍵技術研究[J]. 翟紅彥.  內(nèi)燃機與配件. 2018(17)
[8]純電動汽車與混合動力汽車全生命周期節(jié)能減排對比研究[J]. 劉大鵬,陳軼嵩.  汽車實用技術. 2018(15)
[9]工程機械混合動力儲能裝置分析[J]. 陳亮.  內(nèi)燃機與配件. 2018(15)
[10]混合動力工程機械動力系統(tǒng)的構成理論現(xiàn)狀及研究進展[J]. 鄭學通,趙軍艇.  汽車實用技術. 2018(13)

博士論文
[1]輪胎式起重機混合動力系統(tǒng)的研究和實現(xiàn)[D]. 周新民.華中科技大學 2011

碩士論文
[1]多動力源混合起重機系統(tǒng)仿真研究[D]. 王秋娜.武漢理工大學 2014
[2]輪胎式起重機的位能回收及其應用研究[D]. 黃曉菲.武漢理工大學 2013
[3]混合動力起重機能量控制系統(tǒng)的研究與設計[D]. 曾光.武漢理工大學 2009
[4]輪胎式起重機混合動力系統(tǒng)主電路的研究與設計[D]. 孫暉.武漢理工大學 2009
[5]電動汽車關鍵技術[D]. 倪穎倩.南京理工大學 2008



本文編號：3733846