混合动力电动船舶模糊逻辑控制策略

混合动力电动船舶对于纯电动船舶具有较好的续航能力,适用于航线较长且具有随机性的船舶工况,同时对于工程作业船舶工况其可以降低柴油发电机为动力的工程作业船舶柴油机功率,减少燃油消耗与排放。本文分析了上述两种不同船舶工况特点,并针对该工况采用串联式混合动力结构作为船舶动力系统结构并根据工况需求设计了相应的模糊逻辑控制策略。运用MATLAB/Simulink搭建了系统仿真模型,仿真结果表明,所设计串联式混合动力系统及其模糊逻辑控制策略能够在上述两种船舶工况下实现控制要求。     

混合动力船舶动力装置及能量管理研究综述

随着大功率电机技术、电力电子转换技术和电力存储技术的发展,混合动力推进成为提高船舶燃油效率、减少排放、提高安全性和冗余的良好选择。本文结合国内外混合动力船舶的发展状况,阐述了混合动力船舶动力装置的构架和工作模式,分析了混合动力船舶能量管理的研究现状,提出混合动力船舶电气化、智能化、大型化、民用化的发展方向。     

混合动力船舶的能量管理与控制策略

  目的  为提高混合动力船舶的系统稳定性和效率,提出一种基于粒子群优化阈值的多堆燃料电池系统功率分配策略。  方法  针对多堆燃料电池和蓄电池并联构成的混合动力源系统,设计基于粒子群优化算法（PSO）的模糊逻辑能量管理策略。根据推进系统负载功率和蓄电池荷电状态（SOC）,灵活调控燃料电池单体工作组数及其输出功率,并采用PSO来优化系统的控制阈值。  结果  Matlab/Simulink仿真结果表明：该能量管理策略可以迅速满足复杂多变的负载功率需求,从而提高混合动力源的系统效率;相较于传统的能量管理策略,基于模糊逻辑和基于粒子群优化阈值的能量管理策略的氢气消耗量分别下降了18.96%和31.48%。  结论  该智能能量管理策略适用于混合动力船舶多堆燃料电池,可有效提高混合动力源的系统效率并降低氢气消耗量。     

混合动力船舶的建模与能量管理

考虑到能源和环境的问题日益突出,开发低能耗、低排放的绿色船舶成为当今船舶工业的首要任务。设计混合动力船舶电力推进系统的架构,采用光伏电池和燃料电池等清洁能源与柴油发电机混合动力驱动船舶,加上蓄电池作为储能元件对多余的功率的吸收或缺少功率的补充。并且使用能量管理中心对其进行调度管理。     

基于ARM的混合动力船舶的能量管理系统研究

当前船舶柴油发电系统给海洋环境造成了巨大危害,发展新型船舶动力系统迫在眉睫。我国的光伏发电技术已经发展的较为成熟,使用光伏发电系统和柴油发电系统的混合动力船舶是未来的发展趋势,能够有效解决太阳能发电动力续航不够的问题。本文提出一种基于ARM的混合动力船舶能量管理系统,能够实现船舶在不同状况下的能量切换,提升电力使用效率,保证船舶航行的动力供应。本文设计的系统具有低功耗和稳定性好的优点,有效降低了船舶对于大气的污染,具有很大的推广价值。     

混合动力船舶能量管理控制策略设计与仿真

为了提高船舶的能源利用效率,降低排放,采用柴油发电机和燃料电池组成的混合动力为船舶提供电能,其中发动机为船舶提供基础载荷,当船舶功率负荷需求大于基础载荷时则由燃料电池组提供剩余的功率。针对这样的混合动力系统,设计船舶的能量管理系统的逻辑门限值控制策略和PID控制器。仿真结果表明,采用这种混合动力结构的船舶,可以提高柴油机的运行效率,所设计的PID控制器能很好地满足船舶的功率需求,提高系统的稳定性。     

混合动力船舶等效油耗最小能量管理策略

为了降低混合动力船舶的燃油消耗,同时解决传统等效油耗最小能量管理策略（ECMS）易导致动力设备处于恶劣工况的缺点,提出一种利用逻辑门限值规则对混合动力系统工作模式进行预识别的改进ECMS,并采用改进的蚁群算法对充放电等效因子进行离线优化。在船舶典型航行工况下,通过MATLAB/Simulink建立的船舶仿真模型进行逻辑门限值能量管理策略、等效因子分别取经验值和优化值的改进ECMS的仿真分析。结果表明：等效因子寻优后的改进ECMS有更好的燃油经济性,同时也利于保证电池荷电状态（SOC）平衡和动力设备的效率。     

燃料电池-锂电池混合动力船舶的能量管理优化

燃料电池-锂电池混合动力船舶的动力源是由燃料电池作为主电源,锂电池为辅助电源。对混合动力系统采用能量管理策略(EMS)进行研究,分配每个电源的输出功率。为了提高氢燃料经济性和系统寿命,提出一种基于功率解耦的外部能效最大化策略进行建模仿真分析,并与双闭环PI控制策略和外部能效最大化策略(EEMS)进行对比,以验证其有效性。结果表明,本文提出的策略能够满足船舶典型工况下的功率需求,并有效降低氢燃料消耗,提高锂电池的利用率,从而利用混合动力系统的特点提高了氢燃料经济性,也使整个系统能够总体高效运行。     

船舶混合动力技术发展趋势分析

通过近年发布的《国际海事组织海运温室气体减排初步战略》等相关减排措施,提出船舶混合动力技术作为优选解决方式。介绍该技术发展背景,阐述其定义、架构及国内外发展应用现状,分析油电混合动力技术、气电混合动力技术的特点,对船舶混合动力技术发展趋势及应用前景进行展望,经调查研究,船舶混合动力推进系统具有操纵性好、效率高及特定工况排放低等特性,减排优势明显。     

串联式混合动力内河船舶参数匹配及控制策略研究

以某环境监测船为研究对象,根据基本参数与设计指标,在满足船舶动力性指标要求的前提下对船舶动力系统进行参数匹配,提高船舶经济性并改善排放性能。在混合动力船舶电力推进试验平台上采用切换理论控制策略进行仿真试验,结果表明,船舶在满足性能要求的前提下,燃油消耗量大幅降低,验证了动力系统参数匹配结果及控制策略的合理性和可行性。     

基于混合储能的船舶电力推进系统模糊PI控制策略

针对船舶实际航行过程中因复杂海况造成的电力推进系统中直流母线电压波动问题,构建一种基于混合储能的船舶电力系统模型,该模型由超级电容器和蓄电池组成。根据系统功率频谱确定低通滤波时间常数,并通过模糊PI控制策略实现对功率型和能量型2种储能元件充放电全过程的精确管理,延长使用寿命,有效应对在各种复杂海况下的直流母线电压波动问题。在VS2010上进行编程仿真分析,通过将仿真结果与实际船舶电力推进系统模型运行数据相对比,验证所提出的能量管理方案和控制策略的有效性。     

能量管理策略在混合动力船舶上的应用

混合动力船舶电力推进系统是指引入蓄电池和超级电容联合为船舶电力系统供电的船舶电力系统,燃料电池、蓄电池和超级电容的引入能够有效降低船舶电力系统的能源消耗,提高船舶电力系统的供电能力。本文结合蓄电池和超级电容的工作原理,建立了混合动力船舶电力推进系统数字仿真系统,研究船舶电力系统复杂工况下运行的可靠性。通过比较有限状态机控制策略(SMCS)和等效燃料消耗最小控制策略(ECMS),对混合动力船舶电力推进系统进行控制,结果表明:ECMS控制策略耗能最少,总效率最高,有效提高了船舶运行的经济性。     

串联式混合动力船舶能源系统运行模式切换策略

为了解决内河电力推进船舶混合动力能源系统运行模式的切换控制问题,以动力电池剩余电量、电池工作温度以及船舶电力推进需求功率作为特征因素,以混合动力能源系统运行模式作为决断输出,建立了基于模糊综合评判方法的船舶混合能源系统运行模式切换控制模型及其控制策略。以实验室的船舶航行工况数据作为试验仿真环境,结果表明,这种方法能够智能地自动切换运行模式,实现了电力推进船舶混合动力能源系统的优化管理,同时能够保证动力电池的工作性能,延长电池寿命。     

燃料电池混合动力船舶的功率跟踪控制研究

提出了一种基于模型预测控制的燃料电池超级电容混合动力船舶的功率跟踪控制策略。在提升了系统的瞬态功率响应能力的同时,实现了对超级电容中能量的滚动储备;在平抑燃料电池系统的端口功率波动的同时,实现了系统的可靠运行。仿真结果表明了所提出的控制策略的有效性,对比不同控制参数的情况,验证了控制器设计的有效性。     

船用逆变器电流随动控制策略研究

针对船舶电力系统大负载、强耦合特点,结合陆上大电网并网逆变技术,提出逆变器电流随动控制策略,研究船舶多能源供电系统中逆变器与同步发电机并联供电技术。通过理论推导以及数学模型的建立并进行仿真,获得所提出控制策略的实现及参数的确定方法。研究结果表明,采用所提出控制策略的逆变器与同步发电机并联构成的供电系统,具有稳定性高、动态特性好、供电质量优、发电机利用率高等优良性能。这种新型逆变器控制策略为新能源在船舶混合供电系统中的应用提供了新的研究思路,在船舶新能源逆变场合具有良好的应用前景。     

基于超级电容储能的船舶电力推进系统鲁棒控制策略

在船舶电力推进系统中加入超级电容储能装置,能够实现对电网电能的回馈与吸收,从而使整个电网运行于最佳状态。因此如何实现对同步发电机及超级电容的控制关系到整个电网的质量。本文运用鲁棒控制理论设计出H∞混合灵敏度控制器对同步发电机及超级电容进行跟踪控制,然后在simulink中建立模型来验证所设计控制器的控制效果。结果表明,所设计控制器能够实现很好的跟踪效果。     

船舶与岸电并网控制策略研究

岸电与靠港船舶并网控制技术是岸电的核心技术之一,能够实现岸电向船舶的不间断和稳定供电。针对传统岸电控制策略频率稳定性差和不能接受船舶能量管理系统调度的缺点,文章提出了一种基于改进下垂控制的岸电与船舶电网并网策略,使岸电逆变器在具有下垂特性的同时,还具有类似于船舶同步柴油发电机转子的惯性。岸电通过并网预同步控制与船舶电网并网,不会产生大的电流冲击。通过改进下垂控制能够有效提升并网后电压和频率的稳定性,提高船舶电网的电能质量,且能够接受船舶能量管理系统的调度。通过仿真试验,并与传统下垂控制策略进行对比,结果验证了改进下垂控制策略的有效性。     

船舶综合电力系统的能量管理控制系统与全数字仿真研究

近年来,电能逐渐取代传统动力成为船舶的主要推进能源。作为船舶综合电力系统的核心部分之一,船舶综合电力系统的能量管理控制策略设计及其仿真研究得到越来越多的关注。首先,本文从经济性的角度,设计了船舶能量管理系统的控制策略;其次,本文引入储能单元,利用其灵活性强和响应速度快等优点并结合能量管理控制策略减小负荷波动对电网的影响;最后,为验证能量管理控制策略的功能与有效性,建立综合电力系统简化模型。仿真结果表明,采用本文提出的能量管理控制策略可以使机组运行在最佳油耗范围内,并且提出的简化仿真模型可以验证能量管理系统控制策略的功能。