基于PSCAD的混合动力起重机协调控制方法的研究和仿真

摘要

随着各国经济技术的不断发展，对于资源的需求也越来越高，资源短缺以及各地环境的问题日益加剧，对于节能减排的要求日益增高。因此，寻求技术革新是社会发展的必然趋势。现在普遍使用的传统类型起重机用量较大，但是油耗较高，排放污染物较差，并且负载的重力势能浪费严重，是节能减排、环境保护的主要关注点之一，也是国内外企业寻求企业可持续发展的战略部署。
　　 通过在本课题所研究的起重机系统中储能机构的增加，对起重机的负载所具有的重力势能等能量进行回收。混合动力技术的使用，可以降低系统的能量消耗，提升能量利用率，以响应节能减排的发展趋势。混合动力起重机的系统研究还处于初级阶段，对其的研究主要是超级电容的能量控制和发电机组控制等方面。超级电容的能量控制主要涉及双向DC-DC变换器的充放电控制，既控制方式和能量分配等方面。就柴油发电机组而言，主要包括对发动机转速的控制，以达到节能降耗的目的
　　 混合动力起重机研究的根本所在既是储能元件的加入以及高效的输入输出，将负载所回馈至系统的势能进行回收，作为二次电源供给，当起重机处于高负载运行时，可以将回收的势能补给回电网，与柴油发电机共同为系统进行供电。针对本系统所研究的混合动力起重机系统而言，主要的研究方向为对该系统中的基本能量供给以及变化进行分析，通过对系统运行过程中所产生的负载扰动进行跟踪分析得出其对于系统母线电压的各方面影响，并且根据系统的数学原理分析进行建模。由于超级电容器的加入，着重分析超级电容器对系统的能量回馈以及其自生的充放电性能，与柴油发电机组结合系统直流母线电压的现实情况进行协调控制，以保证系统母线电压在一定范围内保持稳定状态。通过控制系统的模型建立和仿真研究，分析系统运行状态时工作机构电机的动态曲线以及在超级电容配合下的母线电压波动情况，通过PSCAD仿真分析模型的参数配置以达到目标。通过对起升电机在具体仿真运行的过程中的动态曲线的绘制，分析其性能。着重对由柴油发电机组和超级电容器进行联合供电的运行情况进行仿真分析，确定系统的优化结果，为现实应用提供理论依据。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 起重机系统节能意义及发展现况

1．1．1 研究意义

1．1．2 发展概况

1．2 混合动力国内外发展现况

1．2．1 国外研究现况

1．2．2 国内研究现况

1．2．3 发展现状

1．3 本文研究内容和方法

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法

1．3．3 关键问题

第2章 混合动力起重机结构综述分析

2．1 系统综述

2．2 柴油发动机组

2．3 超级电容器

2．4 双向DC-DC变换器

第3章 混合动力起重机能量分析与控制

3．1 混合动力起重机运行工况及相关参数

3．2 传统起重机能量分析与混合动力起重机能量特点

3．2．1 传统起重机分析

3．2．2 混合动力起重机分析

3．3 能量控制

3．3．1 柴油发电机组

3．3．2 超级电容器控制

3．3．3 能耗制动

3．3．4 双向DC-DC变换器

第4章 混合动力起重机控制系统建模及设计

4．1 数学模型

4．1．1 柴油发电机

4．1．2 直流电动机

4．1．3 传动机构

4．2 系统设计

4．2．1 直流调速系统的分析设计

4．2．2 工作机构调速系统

4．2．3 双闭环直流调速系统参数设定

第5章 PSCAD软件概述及系统仿真

5．1 PSCAD软件概述

5．2 调速系统参数确定

5．3 系统模型

5．4 仿真分析

第6章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 展望

参考文献

致谢

在攻读硕士期间发表的论文与参与的科研项目