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小型客船电力传输系统研究

作　者: 余军
导　师: 钱作勤
学　校: 武汉理工大学
专　业: 轮机工程
关键词: 电力传输建模仿真 SABER
分类号: U665
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着社会的高速发展,能源危机和环境污染问题显得越来越突出,为了解决这些难题,国内外对新能源的开发和利用展开了深入的研究。在船舶推进方面,动力电池作为源动力在船舶上已经应用成功,签于动力电池的储多优点,国外船舶工业发达国家对这方面的研究都在积极的进行着。国内对这方面的研究还比较少,通过对动力电池的电力传输过程进行仿真研究,探索其传输过程中的内在规律,对其应用在船舶推进系统方面具有重要的指导意义。本文对以锂离子电池组作为源动力的小型客船进行了研究,从电池管理系统、整船电力传输系统的结构设计及其工作原理、系统数学模型的构建、系统仿真模型的建立及仿真分析等方面进行了探讨和研究。主要做了以下几个方面的工作：1.通过调研和相关资料的收集整理,分析了锂离子电池在船舶应用方面的优势及其发展状况。2.通过对母型船的分析研究,设计构建了整船的电力传输系统,并对其工作原理进行了分析。3.通过对锂离子电池组的分析,阐述了锂离子电池的工作原理,研究了适用于小型客船的电池管理系统(BMS),对电池模型的建立和剩余容量的估算方法进行了研究。4.建立了小型客船电力传输系统各子系统的数学模型,系统主要模型包括DC—DC升压变换系统模型和DC—AC三相逆变系统模型。5.利用仿真软件Saber,根据所构建完成的各个子系统的数学模型建立仿真模型,确立子系统中各个元器件的相关主要参数,对各子系统进行仿真分析研究。主要仿真分析了DC—-DC升压变换系统和DC—AC三相电压逆变系统。DC—DC升压变换系统中主要研究了锯齿波发生器、反馈电压、PWM控制模型以及输出电压特性等方面的内容；DC—AC三相电压逆变系统中主要研究了调制参考信号正弦电压、三角载波、SPWM控制模型以及输出的三相电压的特性等方面的内容。本文利用仿真软件Saber对小型客船电力传输系统进行了仿真分析研究,对各子系统中的主要问题进行了探讨,得出一些具有指导意义的结论,为以后在这方面的研究打下一定的基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 选题的背景与意义  9-13
  1.2 国内外相关课题发展及现状  13-14
  1.3 课题研究内容  14-15
  1.4 本章小节  15-16
第2章整船电力传输系统  16-21
  2.1 船舶功率的确定  16-18
  2.2 推进电机  18-20
  2.3 整船电力传输系统组成  20
  2.4 本章小结  20-21
第3章电池管理系统  21-32
  3.1 电池类型的选择  21-23
  3.2 电池的工作原理  23-24
  3.3 电池的剩余容量以及SOC的计算  24-30
  3.4 SOC估算具体步骤  30-31
  3.5 本章小结  31-32
第4章系统的数学模型  32-48
  4.1 DC—DC变换系统模型  32-38
    4.1.1 Boost升压变换器  32-36
    4.1.2 DC-DC变换器控制原理  36-38
  4.2 DC—AC变换系统模型  38-47
    4.2.1 SPWM调制原理基础  39-42
    4.2.2 SPWM调制信号  42
    4.2.3 SPWM逆变器工作原理  42-44
    4.2.4 SPWM逆变器控制原理  44-47
  4.3 本章小结  47-48
第5章系统仿真及分析  48-66
  5.1 仿真工具选择  48
  5.2 仿真工具Saber  48-50
    5.2.1 软件组成  49
    5.2.2 软件特点  49-50
    5.2.3 Saber分析功能  50
  5.3 系统仿真模型  50-65
    5.3.1 DC—DC变换仿真模型  50-57
    5.3.2 DC—AC变换仿真模型  57-65
  5.4 本章小结  65-66
第6章总结与展望  66-68
  6.1 全文总结  66-67
  6.2 后续工作展望  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间发表的论文和参加的科研项目  72

小型客船电力传输系统研究

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