基于MMC的船舶中压直流电力系统建模与仿真
船舶综合电力系统将电力系统与推进系统相结合，提高了系统效率，显著地节省了燃料，是船舶动力发展的新方向。传统的交流电力系统已不足以满足日益增长的电能需求，船舶电力系统由交流逐步向直流发展。针对目前中压直流电力系统缺乏系统级的建模与控制问题，本文利用MATLAB/Simulink软件搭建了基于模块化多电平换流器（Modularmultilevelconverter，MMC）的船舶中压直流（MediumvoltageDC，MVDC）电力系统仿真模型，为中压直流电力系统实验平台的构建打下基础。 本文首先描述了船舶中压直流电力系统存在的三种结构，对其工作原理进行了分析，说明了各种结构存在的优缺点以及适用于的场景，进一步对目前船舶上使用的整流器进行了比较，通过对比分析全桥型模块化多电平换流整流器（FullbridgeModularmultilevelconverter，FMMC）在船舶MVDC电力系统中应用的优越性。 然后对船舶MVDC电力系统各部分进行详细的建模分析，包括调速系统模型、励磁系统模型、同步发电机模型，以及MMC整流器模型，分析各个部分的结构与控制原理，归纳总结其数学模型，并且相应的简化。进一步提出了船舶MVDC系统双闭环的控制策略，在外环方面，由于多机存在功率分配问题，运用直流电压下垂法与无功功率控制相结合的控制策略；内环方面，运用了电流内环解耦控制。在MATLAB/Simulink搭建各个部分的仿真模型及提出的双闭环控制策略，构成完整的基于MMC的船舶中压直流电力系统仿真实验模型。 最后，在所搭建的仿真模型上进行稳定、突加负载、直流侧短路故障、双机并联等仿真试验，试验结果表明，所采用的控制策略正确，搭建的模型具有良好的稳态特性和动态性能，符合船舶MVDC电力系统设计要求，能够为船舶航行提供稳定的电力支持，同时表明所搭建模型能够比较准确的反应船舶MVDC电力系统实际运行情况，避免了实船实验时的高风险以及高成本的投入。
模块化多电平换流器;中压直流;双闭环控制;下垂控制;故障电流限制;数学模型
温州大学
硕士
计算机应用技术
戴瑜兴
2019
中文
TM46;TM401.1
2020-03-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）