混合儲能平抑綜合電力推進系統(tǒng)功率波動研究.pdf

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

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

3、制。超級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下對綜合電力推進系統(tǒng)以及混合儲能系統(tǒng)進行仿真模型的搭建，在有無儲能的情況下，對電力推進系統(tǒng)中的起動、停車、反轉(zhuǎn)工況進行仿真分析，對比研究了電力推進系統(tǒng)推進功率對船舶電網(wǎng)電壓跌落情況、電機轉(zhuǎn)矩、直流母線波動情況的影響。仿真結(jié)果表明，本文提出的能