發(fā)布時間：2020-11-15 07:41

　　 由于船用吊機系統(tǒng)在進行工作時,驅(qū)動升降機構(gòu)、變幅機構(gòu)和回轉(zhuǎn)機構(gòu)的異步電機及逆變器將頻繁動作,這會使直流母線電壓出現(xiàn)峰谷現(xiàn)象。為了避免對吊機系統(tǒng)造成沖擊,則需為其配備一個儲能系統(tǒng)作為中轉(zhuǎn)站來暫時儲存電能,再由儲能系統(tǒng)來向電網(wǎng)輸送較為穩(wěn)定的電能,從而達(dá)到使電網(wǎng)的電能質(zhì)量提高的要求。此外,電力系統(tǒng)在生產(chǎn)電和使用電上擁有同時性,若發(fā)出的電量大于同一時刻吊機系統(tǒng)中負(fù)載需要的電量則會造成電能的浪費,同時母線電壓會升高,若發(fā)出的電量小于同一時刻負(fù)載所需的電量則電網(wǎng)電壓將會下降,影響工作。因為母線電壓和儲能系統(tǒng)這二者之間能量的流動是相互的,所以可進行直流和直流之間變換的雙向DC/DC變換器就是儲能系統(tǒng)中不可或缺的部分,儲能系統(tǒng)的充放電的工作都將由雙向DC/DC變換器來進行相應(yīng)的操控。由此,來實現(xiàn)對直流母線電壓的波動抑制。本文在研究了船用吊機系統(tǒng)中直流母線電壓波動原因的基礎(chǔ)上,對多種儲能方式進行了研究,選取了蓄電池儲能方式為本課題的儲能系統(tǒng)中的儲能方式,并對儲能裝置的幾種充電方法進行了研究。設(shè)計了適合于本課題的雙向DC/DC變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。并對其控制方法進行了研究,選出了自抗擾控制技術(shù)來對變換器進行控制。研究了自抗擾控制技術(shù)的原理。設(shè)計了合適的自抗擾控制器。對儲能裝置的剩余容量的估算方法進行了研究,選擇安時計量法來作為本課題中儲能裝置剩余容量的估算算法,并通過仿真驗證了其方法的準(zhǔn)確性。并根據(jù)課題要求對三相電壓型PWM整流器交流側(cè)的電感和直流側(cè)的電容進行了設(shè)計。在MATLAB/Simulink仿真系統(tǒng)中搭建出了基于自抗擾控制系統(tǒng)的雙向Buck-Boost變換器穩(wěn)壓系統(tǒng)和基于PI控制系統(tǒng)的雙向Buck-Boost變換器穩(wěn)壓系統(tǒng),并給出了二者負(fù)載電壓波形的對比仿真圖像。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM46;U665
【部分圖文】：

圖 4.1 安時計量法仿真模型圖中，I 為蓄電池的充電電流，U 為蓄電池而端電壓。XL 模塊是根據(jù)公式（4-4）設(shè)計的充放電效率模塊，用來計算蓄電池充放電效率。常數(shù)模塊用來設(shè)置蓄電池的初始剩余容量，圖中的剩余容量設(shè)置為 30%。SOC 為安時計量法估算所得的蓄電池剩余容量，并和 Battery 模塊輸出 C 端分離出來的剩余容量信號作比較，來驗證設(shè)計算法的精確度。4.2.2 仿真分析蓄電池在充電時其剩余容量的變化主要和充電電流的大小有關(guān)，下面分別從充電電流 I 為 10A 和 15A 兩種狀態(tài)來驗證設(shè)計的安時計量法算法的估算效果。我們分別在電流為 10A 和 15A 兩種情況下，初始剩余容量 SOC0分別為 10%、30%、50%時進行估算波形與參考波形進行比較。1.當(dāng)充電電流為 10A 時，

2.2 仿真分析蓄電池在充電時其剩余容量的變化主要和充電電流的大小有關(guān)，下面分別從充流 I 為 10A 和 15A 兩種狀態(tài)來驗證設(shè)計的安時計量法算法的估算效果。我們分別流為 10A 和 15A 兩種情況下，初始剩余容量 SOC0分別為 10%、30%、50%時進算波形與參考波形進行比較。1.當(dāng)充電電流為 10A 時，（a）估算 SOC 波形 （b）參考 SOC 波形圖 4.2 初始剩余容量 SOC=10%的仿真波形

（a）估算 SOC 波形 （b）參考 SOC 波形圖 4.4 初始剩余容量 SOC=50%的仿真波形通過對圖 4.2、圖 4.3、圖 4.4 的對比我們可以發(fā)現(xiàn)，圖 4.4 中在 5s 時曲線的增率發(fā)生了變化，而圖 4.2、圖 4.3 在整個充電過程中曲線的斜率沒有變化。這是由 4.4 中蓄電池的初始剩余容量較大，端電壓比較大，剩余容量以較大斜率增長。 后蓄電池兩端電壓達(dá)到 630V，充電電流減小，剩余容量以一個較小斜率進行增長圖 4.2 和圖 4.3 中，初始剩余容量較小，蓄電池端電壓較低，在整個充電過程中，一直都沒有達(dá)到 630V，剩余容量以恒定斜率增長。通過左右兩側(cè)圖的對比可以看出，當(dāng)蓄電池的初始剩余容量 SOC0分別為 10%%、50%時，本節(jié)設(shè)計的安時計量法估算出的 SOC 曲線和蓄電池輸出的 SOC 參考趨勢相同。充電結(jié)束后，蓄電池的剩余容量變化量如下表所示表 4.1 充電電流為 10A 時蓄電池 SOC 變化情況初始剩余容量SOC（%） 估算 SOC 變化量（%） 參考 SOC 變化量（%）
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本文編號：2884514