混合儲(chǔ)能平抑綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)功率波動(dòng)研究.pdf

1、綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)是商業(yè)和軍事船舶發(fā)展的一個(gè)主要趨勢(shì)，但螺旋槳運(yùn)行方式的改變引起了推進(jìn)電機(jī)功率波動(dòng)、發(fā)電機(jī)的輸出功率波動(dòng)以及船舶電網(wǎng)電壓波動(dòng)情況，從而降低了燃料利用率，引起機(jī)械系統(tǒng)中的機(jī)械應(yīng)力以及設(shè)備的磨損。而船舶上增加儲(chǔ)能設(shè)備能降低負(fù)載功率的波動(dòng)，從而降低整個(gè)系統(tǒng)功率的波動(dòng)，提高系統(tǒng)的效率。
　　本文研究混合儲(chǔ)能平抑綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)功率波動(dòng)方法，首先結(jié)合一典型LNG船舶對(duì)綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)典型配置進(jìn)行分析研究，建立了關(guān)鍵模塊以及發(fā)電

2、機(jī)組和推進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。研究了鉛酸電池-超級(jí)電容混合儲(chǔ)能基本原理和數(shù)學(xué)模型，分別對(duì)鉛酸電池三階動(dòng)態(tài)模型和超級(jí)電容RC模型進(jìn)行搭建，仿真分析了其充放電特性。結(jié)合蓄電池和超級(jí)電容能量互補(bǔ)特性，考慮系統(tǒng)功率波動(dòng)率以及發(fā)電機(jī)組效率等情況，用粒子群算法對(duì)混合儲(chǔ)能容量進(jìn)行了優(yōu)化配置。然后，研究并分析了混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)以及采用基于超級(jí)電容電壓的協(xié)調(diào)控制策略，運(yùn)用鉛酸電池-超級(jí)電容和外部系統(tǒng)組成的新型混合儲(chǔ)能拓?fù)鋵?duì)儲(chǔ)能元件的功率吞吐進(jìn)行準(zhǔn)確控

3、制。超級(jí)電容采用電壓電流雙閉環(huán)的雙向 DC/DC變換器控制，穩(wěn)定了直流母線電壓；鉛酸電池采用雙向的DCDC變換器的恒電流控制，防止鉛酸電池過放過充，增加了其使用年限。在MATLAB/Simulink下對(duì)綜合電力推進(jìn)系統(tǒng)以及混合儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行仿真模型的搭建，在有無儲(chǔ)能的情況下，對(duì)電力推進(jìn)系統(tǒng)中的起動(dòng)、停車、反轉(zhuǎn)工況進(jìn)行仿真分析，對(duì)比研究了電力推進(jìn)系統(tǒng)推進(jìn)功率對(duì)船舶電網(wǎng)電壓跌落情況、電機(jī)轉(zhuǎn)矩、直流母線波動(dòng)情況的影響。仿真結(jié)果表明，本文提出的能