基于能量实时协调控制的船舶微电网电源优化配置

论文以风、光、柴、蓄能源混合的独立船舶微电网为研究对象,对分别作为主控制电源的柴油发电机组和蓄电池储能系统提出了两种不同的运行控制模式,并相应设计了两种能量管理调度策略。针对系统的电源优化配置问题,构建了计及系统全寿命周期的设备成本、微电网容量缺失及污染物治理成本为目标函数的三目标优化设计模型。该模型采用非支配性排序遗传算法(NSGA-II)进行求解,对不同电源组合、不同能量控制策略对独立微电网多目标配置优化结果的影响进行研究分析。通过在同一电源配置下采用不同策略和不同蓄电池荷电状态(SOC)上限,对各电源输出功率情况影响的仿真结果分析,验证了优化模型的实用性和科学性。     

风光柴互补发电系统中三电平充放电技术的研究

依据风光柴互补发电系统中蓄电池充放电过程的特点,提出了一种在并网模式下运行的三电平逆变器的自适应滞环电流控制策略。基于Matlab/Simulink的仿真结果表明,该控制策略可以有效地对蓄电池进行充放电控制,实现蓄电池与交流母线间能量的双向流动,满足并网运行的要求。     

游艇燃料电池混合动力系统的模糊逻辑控制策略研究

文章针对内河及湖泊小型游艇,采用燃料电池和蓄电池组并联结构作为游艇混合动力系统,设计相应的模糊逻辑控制策略对能量进行管理,运用MATLAB/Simulink软件搭建燃料电池游艇混合动力系统及模糊逻辑控制器的仿真模型。仿真结果表明,混合动力系统及其模糊逻辑控制策略能够实现游艇航行中的能量控制,并且满足节能减排的要求。     

船用蓄电池组健康管理系统设计

蓄电池是一种重要的船用能量源,比如当潜艇处于水下时。因此,保持蓄电池组良好的技术状态非常重要。蓄电池性能劣化的机理非常复杂,船员往往难以掌握。为实现对船用蓄电池组的科学使用和管理、保证其工作可靠性,本文设计了一套船用蓄电池组健康管理系统。系统由一个状态监测子系统和性能预测子系统组成。为实现蓄电池组性能预测功能,构建了基于支持向量机的智能预测模型,通过历史监测数据自动寻找电池组的性能劣化规律。测试结果表明了系统性能预测功能的有效性。     

船舶光柴储交流微电网系统小信号的稳定性研究

针对容量有限、光储单元容量较低的中小功率船舶光柴储交流微电网系统的稳定性问题,提出基于光储逆变器的船舶光柴储交流微电网多级控制策略。建立由柴油发电机组模型、光储系统模型以及与网侧功率模型构成的船舶光柴储微电网系统的小信号模型,分析系统内控制参数对状态矩阵特征值的影响,获得船舶光柴储微电网系统的暂态稳定性,确定稳定域内控制器参数的选择范围。最终获得船舶电网电压和频率的仿真结果,为船舶光柴储微电网系统的稳定运行和控制参数的设计提供重要的理论基础。     

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。     

海岛/海上独立光伏发电系统建模与仿真

基于独立光伏发电系统的基本组成,以某海岛光伏发电储能及海水淡化系统构成的新型集成式离网发电系统为研究目标,采用Matlab/Simulink对系统模块进行数值模拟,完善对集成系统中各个组成部分技术特点与合理匹配的要求。通过实例系统验证,完成10 k W光伏发电系统对光伏阵列、蓄电池容量和负载工况的配置选型,系统功率实现日常稳定输出和蓄电池储能备用,同时验证了实例的可行性和稳定性。     

船舶柴电混合动力系统Booster模式下的“柴-电”方式并车控制技术研究

在对典型柴电混合动力系统Booster工作模式和柴电并车方式进行介绍的基础上,着重对并车控制系统设计和"柴-电"方式的并车控制策略进行说明;针对某TBD234V6柴电混合动力系统,在AMESim平台上搭建了系统仿真模型,对并车控制策略以及时间速度阈值进行可行性分析,最后在TBD234V6柴电混合动力系统上进行试验验证,结果表明"柴-电"方式并车控制策略能有效地实现Booster模式下主机和轴带电机的柔性并车。     

基于多目标粒子群算法的微电网优化运行研究

为实现微电网系统经济和环境双重目标的优化运行,在满足系统约束条件下,对含有光伏、风机、柴油发电机以及铅酸蓄电池组成的孤立微电网进行研究,提出了一种经济与环保协调控制下的微电网优化调度模型,并采用非线性递减指数函数的惯性权重取值方法和添加二次函数类速度扰动项的改进多目标优化算法来求解调度模型,有效地改善了算法的收敛性能和Pareto前沿的分布特性,仿真结果表明该模型对微电网优化调度具有一定的指导作用.     

中压动力蓄电池组监测管理系统的设计

针对中压动力蓄电池组电池数量多、电压高的特点,设计了一种使用CAN通讯网络进行蓄电池参数全监测的中压动力蓄电池组监测管理系统,实现了中压动力蓄电池组全面的、有效的监测管理。     

基于太阳能锂电池及柴油发电机组的多能源(光柴储)船舶微网能量控制系统研发

在多能源船舶综合电力推进系统中,船舶微网的可靠性将直接影响船舶航行的安全。构建一类基于太阳能电池、柴油发电机组以及锂电池的多能源(光柴储)船舶微网系统,提出相应的控制策略,研发基于P LC及总线控制技术的控制系统和系统集成技术。实船应用结果表明,研发的控制策略实现了各个能量源的有效管理,船舶多能源微网控制系统运行稳定,提高了新能源的利用率和船舶的续航力。     

基于小波包-模糊控制的燃料电池混合动力船舶能量控制策略

由于负载波动导致混合动力船舶存在燃料电池电能质量下降及蓄电池使用寿命缩短的问题,因此,针对该问题首先对船舶动力系统进行模拟改装。采用超级电容、磷酸铁锂电池构成复合储能系统,设计基于小波包及模糊控制的能量控制策略,通过搭建动力系统及能量控制策略的Simulink仿真模型对所提控制策略有效性进行验证。仿真结果表明,该控制策略能够有效地优化电池充放电过程,延长电池使用寿命、降低燃料电池输出功率的波动及稳定母线电压提高电能质量。     

基于强化学习的船舶微电网能量管理策略

全电船舶将柴油发电机、电池储能系统、光伏发电系统相结合，以电能形式满足船舶日常各类运行的需求，提升了船舶能量的利用效率。然而，受到光伏强度和环境温度不确定性的影响，光伏发电系统的有功出力曲线呈现随机性和波动性，进而导致船舶微电网能量管理策略需要兼顾最优性和鲁棒性。为制定有效的能量管理策略，提出一种基于强化学习技术的全电船舶微电网能量管理模型及算法来克服不确定性的影响，算法求解得到的能量管理策略能根据随机性因素的实时变化动态修正，可保持船舶能量消耗处于最优状态。最后通过算例验证了所提算法的可行性和有效性。     

直流微电网储能系统双向DC-DC控制器硬件电路设计

针对直流微电网进行能量双向变换时母线电压不稳定问题,对用于直流微电网储能系统中双向DC-DC变换器的硬件电路进行研究与设计。详细介绍了双向DC-DC变换器的工作原理及硬件电路构成,并对硬件电路主要元器件的选型进行了说明。为实现实际电路中系统母线电压产生波动时能迅速恢复到正常工作电压状态,制作了实物并进行测验。实验结果表明,通过合理的双向DC-DC变换器硬件电路设计不仅可实现能量的双向传递,且在系统母线电压波动时,实现DC-DC变换器精确控制可确保直流母线电压稳定,提高直流微电网储能系统的可靠性。     

基于Geodatabase的海岛空间数据库设计

实现空间数据和属性数据一体化的存储与管理是GIS应用软件的关键。文章用SQLServer为数据库平台,以Geodatabase为空间数据模型,实现了对海岛空间数据的集成和管理,为建立相应的GIS图形化平台提供了数据管理支持。     

一种可实现能量回馈的新型蓄电池充电系统

基于电压型ＰＷＭ整流器,给出一种新型的蓄电池充电系统,这种系统可实现能量回馈,且不产生谐波。并讨论有关的控制策略及设计方法,计算机仿真证明结果令人满意。     

基于跃变电流控制微网蓄电池出力的设计

本文提出了一种新型的控制微电网蓄电池出力的技术方案。该方案的原理是利用跃变电流值估计微电网中有功缺额,将所得到的有功缺额作为储能的PQ控制参考量,实时调整储能输出,保证微电网供需平衡。根据理论分析设计了一条功率估计的技术路线,重点阐述了相电流的采样周期设置问题,最后设计了控制系统的电气检测原理图。     

高功率因数能量可回馈型整流器研究

本文介绍了一种三电平PWM整流器,对其拓扑和数学模型进行了分析。通过SVPWM调制和中点电位平衡控制,可以实现网侧功率因数为1,且输出电压可控。同时整流器还可以运行在逆变状态,向电网回馈能量,实现能量的可回馈。试验结果证明了控制策略和调制方法的有效性。     

基于模型预测控制的双机组混合动力船舶能量管理研究

[目的]船舶柴电混合动力系统合理分配柴油机和电机输出功率,可大幅降低油耗和排放。针对传统混合动力能量管理策略的性能最优与运算实时的矛盾,提出采用模型预测控制（MPC）进行能量管理瞬时优化。[方法]首先,利用反向建模法搭建由双柴油发电机组、储能系统、岸电组成的客渡船混合动力系统能量流模型;然后,提出以油耗和电能消耗的总温室气体（GHG）排放为目标函数,在系统约束条件下可在线滚动优化求解的MPC能量管理算法,最终进一步进行了不同预测时域长度的灵敏度分析。[结果]仿真结果表明,MPC较传统规则控制方法可分别降低4.85%的燃油消耗量和3.54%的温室气体总排放。[结论]相比于传统的规则控制策略,MPC油耗低,温室气体排放少,且计算负荷较小,具有良好的实船应用潜力。     

舰船大容量蓄电池组短路尖端放电故障机理研究

蓄电池作为舰船重要的后备电源和应急供电电源,其运行安全性直接关乎舰船战斗力和舰船安全。本文从偶发的一起由蓄电池模块电压检测线短路导致蓄电池组短路的故障现象分析出发,通过建立蓄电池组短路故障电路模型,对短路故障过程进行了模态分析,阐述了暂态过程能量产生和释放路径,从而在物理机理上解释了蓄电池组短路故障导致气隙击穿并引发尖端放电问题的原因。最后,针对蓄电池组短路故障根源,提出了系统级、结构级、保护级、绝缘级多层次设计方法。