【摘要】：船舶運(yùn)輸消耗大量能源物質(zhì)、產(chǎn)生大量污染物,在船舶節(jié)能減排的趨勢下,船舶新能源的并網(wǎng)應(yīng)用愈加得到重視。新能源發(fā)電并入船舶電網(wǎng),逆變器起到核心作用,因此需要采用適當(dāng)?shù)目刂撇呗詫?duì)逆變器進(jìn)行控制。由于逆變器輸出的并網(wǎng)電流諧波含量比較大,會(huì)給本身容量就有限的船舶電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊,因此需要在逆變器后側(cè)加上濾波器。LCL型濾波器,相比傳統(tǒng)的L和LC型濾波器,可以更好地濾除高頻次諧波,且其體積小,可以減輕船舶新能源并網(wǎng)設(shè)備重量,降低成本,逐漸被采用。但是LCL濾波器本身是個(gè)三階系統(tǒng),如果對(duì)LCL型逆變并網(wǎng)系統(tǒng)采取不正確的控制策略,系統(tǒng)會(huì)發(fā)生諧振,導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。本文以船舶新能源LCL型逆變并網(wǎng)系統(tǒng)為對(duì)象,針對(duì)LCL濾波器的諧振抑制和參數(shù)設(shè)計(jì)、電網(wǎng)電壓信息同步技術(shù)以及不同船舶電網(wǎng)電壓條件下并網(wǎng)控制策略等問題進(jìn)行深入研究,在Matlab/simulink平臺(tái)上進(jìn)行仿真,并做相應(yīng)的分析。首先,建立船舶新能源LCL型并網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。針對(duì)LCL濾波器諧振尖峰導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定的問題,設(shè)計(jì)一種電容電流反饋的有阻尼諧振尖峰的方案;針對(duì)LCL濾波器參數(shù)難以確定的問題,采用遺傳算法,對(duì)LCL濾波器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化選擇。通過仿真驗(yàn)證有源阻尼方案與遺傳算法的可行性。其次,新能源并網(wǎng)需要鎖相環(huán)對(duì)電網(wǎng)電壓信息追蹤,介紹船舶電網(wǎng)對(duì)鎖相環(huán)的要求,針對(duì)一般鎖相環(huán)在響應(yīng)速度或準(zhǔn)確性難以滿足船舶電網(wǎng)電壓要求的問題,設(shè)計(jì)一種基于自適應(yīng)觀測器的鎖相環(huán),重點(diǎn)闡述觀測器的設(shè)計(jì)過程和穩(wěn)定性證明。通過仿真實(shí)驗(yàn)證明,自適應(yīng)鎖相環(huán)可以對(duì)電網(wǎng)電壓信息快速、準(zhǔn)確追蹤,為下文并網(wǎng)系統(tǒng)的研究提供準(zhǔn)確的電網(wǎng)電壓相位、頻率信息。然后,根據(jù)系統(tǒng)穩(wěn)定性分析,確定采用電容電流反饋的有源阻尼控制策略,并對(duì)控制器參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì);按照瞬時(shí)功率理論對(duì)并網(wǎng)參考電流指令計(jì)算;對(duì)SVPWM調(diào)制原理進(jìn)行介紹。仿真驗(yàn)證調(diào)制手段的可行性、電容電流有源阻尼控制策略的正確性和控制器參數(shù)設(shè)計(jì)的合理性。最后,考慮到船舶電網(wǎng)容易發(fā)生三相電壓不平衡問題,分析電網(wǎng)電壓對(duì)并網(wǎng)電流的影響,在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)一種電網(wǎng)電壓全前饋的控制系統(tǒng),仿真實(shí)驗(yàn)表明電網(wǎng)電壓全前饋控制,可以完全消除電網(wǎng)電壓對(duì)并網(wǎng)電流的擾動(dòng),實(shí)現(xiàn)在電網(wǎng)電壓不平衡條件下并網(wǎng)電流呈正弦、對(duì)稱、低諧波含量的狀態(tài)并入船舶電網(wǎng)。
【圖文】：

能形式轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、船舶新能源逆變并網(wǎng)系統(tǒng)、船舶電網(wǎng)及負(fù)載[9-11]。從圖 1-1 中清晰看出，新能源發(fā)電首先要經(jīng)過能量形式轉(zhuǎn)換(DC/DC 升壓，，整流等)[12]，然后送入船舶直流母線，最后將直流母線電能經(jīng)過逆變，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電與船舶電網(wǎng)并網(wǎng)[13]。

武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文續(xù)工作 2600 小時(shí)，發(fā)電 32300 千瓦時(shí),可供日本東京 17 戶人家用電 207 天。“御夫座領(lǐng)袖”號(hào)并非純光伏驅(qū)動(dòng)船，準(zhǔn)確地說，是一種光伏太陽能結(jié)合船舶主柴油機(jī)的混合動(dòng)力船舶。由于配備了可以驅(qū)動(dòng)船舶的光伏動(dòng)力系統(tǒng)，所以可以減小主柴油機(jī)的功率、體積等。從而節(jié)省出更多的空間載運(yùn)更多的汽車、貨物和客人；而其比較突出的優(yōu)勢就是減少了化石能源的消耗，很大程度上減少了船舶廢氣排放，航行中環(huán)保收益非常高。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U665;TM464

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