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船舶微电网储能系统双向DC-DC变换器设计

发布时间:2017-12-07 16:03  文章来源:笔耕文化传播

  本文关键词:船舶微电网储能系统双向DC-DC变换器设计


  更多相关文章: 微电网 蓄电池充放电 双向DC-DC变换器 小信号建模 闭环控制


【摘要】:随着传统不可再生能源的枯竭和环境污染的日益严重,为了维持社会经济和生态环境的可持续发展,清洁能源和可再生能源的开发越来越受到人们的重视。在此背景下,船舶微电网技术利用新能源和清洁能源发电将成为船舶未来发展的新方向。微电网需要加入分布式储能单元实现对系统能量的流动管理,本文采用蓄电池作为微电网的储能单元。本文首先论述了船舶微电网储能技术的研究背景及意义,根据储能系统的设计要求,采用双向DC-DC变换器作为蓄电池的充放电装置,实现对蓄电池的充放电控制及能量流动管理。并根据微电网储能系统的应用特点,选择双向Buck-Boost电路作为变换器的主拓扑结构,并对变换器的主电路、软启动电路及IGBT缓冲电路进行了参数分析及设计。然后根据储能系统的控制需求,对双向DC-DC变换器进行了小信号建模,采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略对变换器的Buck电路模式和Boost电路模式进行了稳定性分析及补偿器设计。最后对变换器控制系统的软硬件电路进行了详细的设计。硬件电路设计包括电压、电流和温度的采样调理电路设计,基于M57962L的IGBT驱动电路设计,基于TL494的PWM控制电路设计,基于UC3902的均流电路设计,以及过压过流硬件保护电路设计。软件电路设计采用单片机MSP430芯片及外围电路实现人机交互功能,对变换器系统进行实时监测及通信报警。在理论分析的基础上,完成了一台5KW样机装置,并进行了样机的实验测试和结果分析。实验数据表明双向DC-DC变换器装置能够根据控制稳定可靠运行,并具有快速的动态响应能力。
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TM46

【参考文献】

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1 李艳;阮新波;杨东升;刘福鑫;;双输入直流变换器的建模与闭环系统设计[J];电工技术学报;2010年11期

2 袁建华;高峰;高厚磊;刘博;季笑庆;王云波;;独立光伏发电系统统一能量控制策略[J];电工技术学报;2011年S1期

3 姚勇;朱桂萍;刘秀成;;电池储能系统在改善微电网电能质量中的应用[J];电工技术学报;2012年01期

4 刘庆丰;冷朝霞;孙晋坤;王华民;;基于简化统一模型的DC-DC开关变换器数字优化控制策略[J];电工技术学报;2012年06期

5 李辉;季海婷;付博;杨超;秦星;陈耀君;;含DC/DC变换器全钒液流电池储能系统安全充放电策略[J];电力系统自动化;2013年24期

6 郑光磊;刘彦呈;张勤进;;船舶微网蓄电池储能系统安全充放电控制策略[J];大连海事大学学报;2015年01期

7 谢军;张兴;张崇巍;王成悦;;多输入双向DC-DC变换器在燃料电池系统的应用[J];太阳能学报;2011年04期

8 来新泉;李祖贺;袁冰;王慧;叶强;赵永瑞;;基于自适应斜坡补偿的双环电流模DC/DC混沌控制[J];物理学报;2010年04期

9 汪殿龙;王军;胡云岩;齐铂金;;燃料电池车用大功率DC-DC变换器复合输入输出特性控制系统[J];中国电机工程学报;2009年18期

10 孙鹏菊;周雒维;杜雄;;具有恒功率特性的输出宽范围可调的变结构DC-DC变换器[J];中国电机工程学报;2012年06期

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