锂电池在混合动力船舶制动能量回收中的应用研究

针对传统电力推进制动过程中对直流母线电压的影响,制动电阻消耗全部制动能量造成浪费的问题,文中在研究了混合动力船制动回馈机理的基础上,采用锂电池作为制动能量的储能装置,通过双向DC-DC变换器为混合动力船舶提供推力或吸收制动过程的暂态能量,分析锂电池储能系统充放电控制策略,搭建仿真系统.结果验证了锂电池储能系统能够维持直流母线电压稳定,制动能量得到回收.     

一种用于波浪补偿系统的超级电容储能装置研究与设计

研究一种用于波浪补偿系统的超级电容储能装置,通过利用双向DC/DC变换器将直流母线与超级电容连接起来,致力于解决波浪补偿后回馈电能的利用问题。选择三相半桥型的非隔离型双向DC/DC变换器作为传输电路,以直流母线电压的变化为参考,通过设计了双向DC/DC变换器的双闭环控制策略,来达到母线电压稳定的目的。当直流母线电压升高,控制超级电容充电,当直流母线电压降低,控制超级电容放电。实验验证了所提出的基于DSP的双向DC/DC变换器的超级电容储能装置控制策略的有效性。     

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。     

基于飞轮储能的船用燃机直流微电网大功率负载响应特性

为充分利用飞轮储能对船舶直流微电网功率补偿的优势,弥补燃气轮机发电系统输出功率调节响应慢的不足,对船用燃机直流微电网大功率负载下的飞轮储能系统控制策略和电网响应特性进行研究。本文基于100 kW实装微型燃气轮机发电机组,建立了包括燃气轮机、发电机、飞轮储能系统的船舶直流微电网模型,并在有无飞轮储能系统的情况下,分别突加、突卸40%、60%、80%额定功率负载,详细分析不同负载模式下直流母线电压、发电机转速和飞轮转速的变化特性。结果表明,所提出的飞轮储能系统控制策略可以及时补偿大功率负载冲击下发电机和负载之间功率不平衡,防止母线电压和同步发电机转速波动过大,有效提升微型燃气轮机发电系统的电能质量和稳定性。     

柴油发电机组带脉冲负载储能补偿试验研究

柴油发电机组带脉冲负载引起系统交流电压畸变、交流频率波动以及直流电压振荡,为改善系统电能质量、提高稳定裕度、增强系统带负载能力,本文提出了在直流侧加储能控制以提升系统稳定性.储能电池一方面可作为系统的冗余备用,一方面可以降低直流侧母线电压波动,进而改善交流侧电能质量,满足负荷对电源的需求.在直流侧配置储能单元改善柴油发...     

基于柔性并网控制的新能源港机大功率充电系统

为促进绿色港口建设和发展,降低新能源港机发电系统不稳定性和不确定性对港口电网冲击和电网能量实时调度的影响,以及对港机安全生产带来的潜在影响,研发基于柔性并网控制的新能源港机大功率充电系统。该系统采用多脉波整流变换装置、柔性并网双向装置等设备,通过柔性并网控制系统对直流母线电压变化、负载波动分别进行检测和实时预测,并经过直流母线多层级智能控制,提高直流母线电压稳定性,保证直流系统电源与负载之间能量流动平稳、可靠;利用基于直流电压变系数补偿的多电压区间分段稳压控制技术、整流系统多层级保护技术等电力电子技术,降低系统故障率,提高系统冗余性。在新能源发电系统和港机作业工况下的测试结果表明,该系统能够快速实现能量流动调度,减少系统对电网的能量反馈,降低系统对港口电网的影响,提升港口电网的稳定性。     

基于功率前馈补偿控制的BDFG励磁变换器控制策略研究

双PWM交直交型变换器适应于无刷双馈变速恒频电源系统,可以实现能量的双向流动。然而,随着发电机运行状态的改变,变换器功率流动方向会发生变化,这将会引起直流侧电压的波动,不利于整个系统的稳定运行。结合无刷双馈发电机的运行特点,在对网侧变换器传统电压电流双闭环控制的基础上,提出了基于无刷双馈电机机侧变换器功率补偿的控制策略,提高了直流侧电压的稳定性,并通过仿真进行验证。     

基于切换系统的船舶电力推进储能系统建模与控制

为减小推进负载扰动对船舶电力系统的影响,提出一种由超级电容构成的储能系统吸收推进负载扰动的新方法.在建立储能系统等效电路的基础上,通过引入切换系统理论,构建储能系统双向DC-DC变换器的切换系统模型,构造Lyapunov函数,进而得到系统切换律.以动态定位船为例的仿真研究表明,超级电容储能系统能够吸收低负载时的船舶电网能量,并在高负载时释放,有效降低能耗,提高推进系统性能.     

基于超级电容的车客渡船能量管理策略

针对车客渡船航行过程中因推进电机需要频繁大尺度启动和制动而造成船舶电网易产生较大波动、能量管理复杂的问题,提出一种基于超级电容的车客渡船能量管理策略.采用模糊自适应(PID)控制策略对储能系统充放电进行控制,以直流母线电压为目标,通过Matlab/Simulink建立仿真模型,并搭建超级电容能量回收试验平台,验证该能量管理策略的可行性.结果表明,超级电容能对推进电机制动能量进行缓冲存储,提高能量的利用率,同时还可以减小船舶电网的波动,避免发电机组频繁调节,提高电网的安全性.     

基于GSSA的双有源桥双向DC-DC变换器建模与分析

由于双有源桥双向DC-DC变换器电感电流在一个周期内波动很大,采用传统状态空间平均法对其进行小信号建模不符合"小纹波"假设,本文采用一种常用于谐振变换器建模的广义状态空间平均法(Generalized State-Space Averaging,GSSA)来对双有源桥双向DC-DC变换器进行建模。首先介绍了基于傅里叶变换的广义状态平均法,然后根据变换器的时域状态模型,以原电路变量的傅里叶级数系数为状态变量建立广义状态平均模型,求得控制到输出的传递函数,并设计了闭环控制器。最后在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,仿真结果表明,利用该模型设计的闭环控制器可使变换器输出稳定电压。