舰船中压直流综合电力推进系统设计及稳态分析研究

摘要

随着化石能源的急剧消耗以及舰船事业的蓬勃发展，国内外学者都在研究在综合利用能源、提高能源利用率的前提下，建造出高功率密度、高运行效率、高操作灵活性的舰船。舰船中压直流综合电力推进系统的提出，指明了舰船综合电力推进系统发展方向。在舰船综合电力推进系统中重新使用直流，并不单纯意味着回到直流供电系统，而是将直流电的优势和交流电的优势相结合，形成更加完善合理的舰船电力系统结构，从而达到节省空间、节约能源、延长设备工作寿命等多种目的。目前，除了针对于舰船中压直流综合电力推进系统本身的研究，如系统设计、系统暂稳态特性、系统稳定性成为了舰船行业突出研究点，在系统中可能存在的理论问题如直流断路器的设计、直流电流保护装置设计等研究，同样是国内外学者和专家致力研究的重点。本文针对目前备受关注的舰船中压直流综合电力推进系统进行电源设计、结构设计及稳态分析研究。
　　在电源设计方面：首先整理146m甲板驳船参数资料，通过对参数资料分析，选取需要系数法作为计算方法，并通过舰船设计手册和参考文献，总结归纳适用的发电机台数、容量确定原则，对改进负荷参数进行电源设计。
　　在结构设计方面：首先对舰船中压直流综合电力推进系统组成进行研究，并对对国内外学者提出的三种常用典型结构进行阐述和对比分析，结合结构设计的基本原则，利用电源设计结果，完成整体结构设计。
　　稳态分析研究主要以潮流为主。舰船中压直流综合电力推进系统属于交直流混合系统，船用交流潮流计算方法，如前推回代法、节点电势法等实用性不强。本文建立了DC/DC变换器、AC/DC（DC/AC）换流器以及电缆潮流计算数学模型，对直流牛顿拉夫逊法及直流分层前推回代法进行改进，形成适用于舰船中压直流综合电力推进系统的潮流计算方法，并对所设计结构在不同工况下和收敛条件下进行结果分析以及两种方法间结果对比分析，既验证了电源设计、结构设计合理性，又证明了算法可行性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要内容

第2章 舰船中压直流综合电力推进系统电源设计

2.1 系统电力负荷计算

2.2 需要系数法及其负荷表编制

2.3 发电机容量、台数确定原则

2.4 舰船中压直流综合电力推进系统电源设计程序实现

2.5 舰船中压直流综合电力推进系统电源设计算例分析

2.6 本章小结

第3章 舰船中压直流综合电力推进系统结构设计

3.1 舰船中压直流综合电力推进系统

3.2 舰船中压直流综合电力推进系统典型结构分析

3.3 舰船中压直流综合电力推进系统结构设计原则及结构选择

3.4 本章小结

第4章 基于改进直流牛顿拉夫逊法潮流计算

4.1 舰船中压直流综合电力推进系统潮流计算意义及其特殊性

4.2 舰船中压直流综合电力推进系统潮流计算等效结构

4.3 三种支路潮流计算数学模型

4.4 基于改进直流牛顿拉夫逊法潮流计算流程及程序实现

4.5 基于改进直流牛顿拉夫逊法潮流计算算例分析

4.6本章小结

第5章 基于直流分层前推回代法潮流计算

5.1 前推回代法简介

5.2 直流分层前推回代法基本公式

5.3 直流分层前推回代法支路等效模型

5.4 基于直流分层前推回代法潮流计算程序实现

5.5 基于直流分层前推回代法潮流计算算例分析

5.6 基于直流分层前推回代法与基于直流牛顿拉夫逊法结果对比分析

5.7 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢