電力推進(jìn)船舶能量管理系統(tǒng)控制策略研究.pdf

1、電力分配系統(tǒng)是所有安裝的電力設(shè)備之間共同的連接點(diǎn)。啟動(dòng)和潮流，負(fù)載波動(dòng)以及電網(wǎng)受諧波的干擾，使負(fù)載和發(fā)電機(jī)之間相互聯(lián)系與相互影響。優(yōu)化電力系統(tǒng)操作和控制對(duì)于安全操作和最小化燃油消耗是非常重要的。而能量管理系統(tǒng)（PMS）是船舶自動(dòng)化系統(tǒng)和電力系統(tǒng)的重要組成部分，特別是電力推進(jìn)船舶和動(dòng)力定位船舶。PMS控制電力系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)最大化防失電能力和最小化燃油消耗，同時(shí)也能夠通過保護(hù)設(shè)備防止故障和設(shè)備失靈來降低設(shè)備維修成本。PMS通過與其它控制系統(tǒng)的相

2、互作用，能使船舶的性能得到最大發(fā)揮。
　　本文主要從發(fā)電機(jī)組配置控制，負(fù)載限制控制和快速減載控制技術(shù)方面進(jìn)行研究。在確保充足和可靠的電力供應(yīng)到船上的各種電力負(fù)荷的同時(shí)，降低運(yùn)營(yíng)成本，并在提高船舶自動(dòng)控制水平方面做出了一點(diǎn)工作。本文主要進(jìn)行了以下幾方面的工作：
　?。?）簡(jiǎn)述了能量管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，包括結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、功能模塊和建模要求。對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行建模，在保證仿真的實(shí)時(shí)性和精度方面，采用了能體現(xiàn)大負(fù)載波動(dòng)影響的柴油機(jī)模型。由于

3、發(fā)電機(jī)相對(duì)柴油機(jī)的反應(yīng)速度更快，發(fā)電機(jī)的模型只采用了穩(wěn)態(tài)模型，而整個(gè)電網(wǎng)則采用復(fù)矢量建模。同時(shí)分析了發(fā)電機(jī)配置控制的基本量化關(guān)系，發(fā)電機(jī)組啟停和負(fù)載的關(guān)系，以及可用功率的計(jì)算方法。
　　（2）介紹了推進(jìn)負(fù)載限制控制，描述了螺旋槳的負(fù)載特性，并進(jìn)行了建模。對(duì)推力損失的外部環(huán)境影響和運(yùn)行模式影響兩個(gè)方面進(jìn)行了介紹。分析了螺旋槳負(fù)載和電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)關(guān)系，以此得出提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和限制螺旋槳負(fù)載的必要性，并進(jìn)行了推進(jìn)器加速度的負(fù)載限制控制器的

4、研究。
　?。?）分析了大負(fù)載突變情況下發(fā)電機(jī)組的反應(yīng)時(shí)間，并介紹了現(xiàn)有的四種不同的減載控制方法：基于可用功率的卸載系統(tǒng)、基于頻率的卸載系統(tǒng)、基于事件快速減載系統(tǒng)和基于頻率的快速相反饋減載系統(tǒng)。對(duì)四種減載控制進(jìn)行了對(duì)比，介紹了其減載方法和策略的利弊。最后分析了兩種不同的減載數(shù)量控制策略，并根據(jù)其對(duì)應(yīng)不同負(fù)載量的情況下柴油機(jī)負(fù)載加載和減載需求時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化。
　?。?）在綜合考慮柴油機(jī)動(dòng)態(tài)特性和推進(jìn)器負(fù)載限制控制的基礎(chǔ)上，根據(jù)功