舰船中压直流综合电力推进系统设计及稳态分析研究
基于DAB变换器的舰船中压直流混合储能系统端电压限制
基于DAB变换器的舰船中压直流混合储能系统端电压限制1. 引言1.1 背景介绍本文将重点研究舰船中压直流混合储能系统中的端电压限制问题，探讨端电压限制对系统性能的影响以及解决方法。
通过对端电压限制的深入研究，可以为舰船中压直流混合储能系统的设计和优化提供重要参考，促进舰船领域的新能源技术的发展。
1.2 研究目的研究目的是探究基于DAB变换器的舰船中压直流混合储能系统端电压限制的问题。
通过对舰船中压直流混合储能系统端电压进行限制，可以有效提高系统的安全性和稳定性，减少故障发生的可能性，保障舰船的正常运行。
深入研究端电压限制的原因和解决方法，可以为舰船的电力系统设计和优化提供重要参考，提升系统的性能和效率。
通过本研究，旨在为舰船电力系统的发展提供技术支持和理论依据，推动舰船电力系统的现代化和智能化进程，提高整个舰船的综合战斗力和航行能力。
本研究的目的是为舰船中压直流混合储能系统端电压限制问题提供深入探讨和解决方案，为舰船电力系统的发展做出积极贡献。
1.3 研究意义研究端电压限制可以帮助设计人员更好地了解系统工作原理，从而提高系统的稳定性和可靠性。
在实际应用中，端电压的过高或过低都会对系统的正常运行产生负面影响，因此研究端电压限制有助于预防发生潜在故障。
研究端电压限制可以为制定相应的控制策略提供依据。
只有深入了解系统的电压特性，才能有针对性地设计控制算法，实现对端电压的有效管理和控制。
最重要的是，通过研究端电压限制，可以进一步推动舰船中压直流混合储能系统的发展。
随着能源需求的不断增长和对环境友好型能源的需求，这种新型电力系统具有广阔的市场前景和应用前景。
研究端电压限制对于推动舰船能源的绿色化和智能化具有重要的意义。
2. 正文2.1 DAB变换器在舰船中压直流混合储能系统的应用DAB变换器在舰船中的压直流混合储能系统中起着至关重要的作用。
通过将传统的电力系统与先进的能量存储技术相结合，DAB变换器能够实现对直流汇流条上的电能进行有效管理和控制。
船舶中压直流电网系统应用分析
船舶中压直流电网系统应用分析朱鸿【摘要】船载中压直流电网是一个十分新颖的系统,通过中压直流电网可将交流和直流组件及系统各自的优点相结合,并结合中间的储能环节,直接通过合并各处不同的直流环节,能实现单个1 000 V的直流电路配电.可减少交流主电盘、分布式整流器和换流变压器等设备的使用,简化了舶电力配电结构,降低成本且具有高效率,简单化操作的优势.该系统可直接运用在1 000 V、20 MW的工况下船舶中.【期刊名称】《上海船舶运输科学研究所学报》【年(卷),期】2017(040)004【总页数】4页(P77-80)【关键词】船载直流电网;变速;整流;电励磁同步电机;能量管理系统;功率分配【作者】朱鸿【作者单位】海军驻沪东中华造船(集团)有限公司军事代表室,上海200129【正文语种】中文【中图分类】U6650 引言以往，船舶电网中广泛使用交流电网，但船载直流电网与交流电网相比，可提高能效，使船舶的运营成本降低。
随着电力电子技术的发展及技术的越发成熟，世界各国都在致力于船舶直流电网的研究。
2013-05美国在休斯敦举办了国际石油石化天然气展，创新技术奖的得主就是ABB集团的船载直流电网系统。
据ABB集团透露，船载直流电网是一条新的节能环保之路，船舶使用该直流电网后，能效可提高20%，同时船上电气设备的质量及所占的空间也会减小(最多可减少30%)。
西门子公司推出了首创性的船舶推进系统Blue Drive Plus C，该系统的使用可使柴电推进系统具有更高的可靠性及更低的运营成本，目前，该船载直流电网系统已在实船使用。
1 系统概述直流配电在某些情况下，会降低整体损耗和减少谐波失真。
直流配电系统将船舶各处不同的直流环节合并，凭借单个1 000 V的直流电路配电，可减少交流主配电盘、分布式整流器和换流变压器等设备的使用。
直流配电系统中存有一个公共直流汇流排，汇流排接入船舶的电力储能系统，通过最优分配原则实现能量的最大化利用，船舶上产生的所有电力可直接或通过整流器汇入到该处，由该处统一向全船所有用电设备供电。
课题研究论文：基于DAB变换器的舰船中压直流混合储能系统端电压限制
160319 电力论文基于DAB变换器的舰船中压直流混合储能系统端电压限制0 引言隨着舰船综合电力系统（integrated power system，IPS）的不断发展，中压直流（medium voltage direct current，MVDC）配电方式以其灵活高效的特点受到广泛关注，相比中压交流（medium voltage alternating current，MVAC）配电方式更具优势[1-2]。
近年来提出的新型MVDC环网模型[3]可以极大地提高MVDC系统的供电效率和可靠性。
MVDC电力系统主要包括发电系统、配电系统、混合储能系统、常规负载和脉冲负载等。
高功率脉冲负载的上舰应用给MVDC的稳定性带来新的挑战。
文献[4-5]详细探讨了舰船脉冲负载的工作特点，并列举了几种典型舰船脉冲负载，如电磁弹射装置、电磁轨道炮、脉冲雷达等。
由于发电机无法在短时间内对大功率作出动态响应，所以有必要引入混合储能系统，由高功率密度的超级电容响应暂态过程，高能量密度的锂电池响应稳态过程，充分发挥它们的互补优势[6]。
储能系统与直流电网之间能量流通的关键是双向DC-DC 变换器。
随着舰船装备容量和电压等级的提升，传统双向DC-DC变换器已难以满足配电需求。
双有源桥（dual active bridge，DAB）变换器以其电气隔离、电压变比灵活、双向传输、易实现软开关、功率密度高、模块化结构等优点，被广泛应用于航空电源、电动汽车、分布式发电领域，在舰船MVDC电力系统中也受到重点关注[7-11]。
目前，针对DAB变换器的研究大多集中于拓扑层面，主要有两个方向：一是采用改进的拓扑结构和软开关策略，但会损失DAB变换器的对称性[12];二是改进控制方法，通过多自由度移相控制算法来改善DAB变换器的环流特性，减小电流应力，提高功率传输能力[13]。
然而，对DAB变换器系统控制层面的研究较少。
文献[14]探讨了DAB 变换器的大、小信号建模，但未进行闭环补偿设计;文献[15]提出了DAB变换器直接功率控制策略，具有优越的动态响应效果，但未结合具体应用场景进行讨论;文献[16]探讨了一种应用于交流电网的储能系统，采用了基于DAB变换器的AC-DC-DC双向变换器，以保证DAB变换器电压变比匹配。
中国舰船电力推进系统需求及舰船电力推进系统市场规模趋势
中国舰船电力推进系统需求及舰船电力推进系统市场规模趋势国家在舰船电力推进领域实施了一系列科研项目，国内各科研院所及高校如中船重工712所、海军工程大学等均在电力推进相关领域进行了技术攻关。
其中，海军工程大学马伟明院士团队首创舰船中压直流综合电力系统，实现了我国舰船动力从落后到领先国外的跨越；中船重工712所先后成功研制国内第一套具有自主知识产权的低压兆瓦级电力推进系统及核心设备、国内第一套中压3MW级电力推进系统及核心设备以及10MW船用电力推进系统及关键设备。
发布的《2020-2026年中国舰船电力推进系统行业竞争格局分析及投资潜力研究报告》数据显示：2016-2018年我国船舰电力推进系统专利申请数为近年来的峰值，2019年上半年申请数61件，同比上年度有所下降。
2011-2019年我国船舰电力推进系统专利申请数量数据来源：公开资料整理无论主要的电力电子器件，还是移相变压器、变频器、推进电机，国内厂家都可以研制生产。
第3代电力电子器件IGBT（变频器中的重要器件）及其应用产品已实现国产化，2014年国内首条203. 2mm（8英寸） IGBT芯片生产线在中国南车株洲研究所正式下线投产，性能达到世界先进水平。
不同功率等级的国产移相变压器、变频器和推进电机已在多型船的推进装置上应用，性能稳定可靠，维护保养方便，性价比明显超过进口设备。
从需求端来看，目前海洋工程船是采用电力推进系统较为广泛。
随着海洋工业的发展，石油和天然气勘探和开采进入更深的水域，船只需准确地保持在井口上方或靠近固定平台的位置，因此依赖电力推进的动力定位（DP）控制系统得到广泛应用，这促进了采用电力推进的海洋工程船的数量增长。
舰载高能武器电力需求将与推进电力需求不相上下，舰船综合电力推进系统提供强力牵引。
尽管当前水面舰船的总功率达到了数十兆瓦，但现役的多数舰船采用传统的机械推进方式，约占80%的原动机（主机）功率用来通过减速齿轮箱带动螺旋桨推进舰船航行，另外约占20%的原动机（辅机）功率用来发电，供给全舰的日常用电及舰载设备用电，仅有小部分的能量用于武器和探测设备。
基于DAB变换器的舰船中压直流混合储能系统端电压限制
基于DAB变换器的舰船中压直流混合储能系统端电压限制【摘要】本文探讨了基于DAB变换器的舰船中压直流混合储能系统端电压限制的重要性和解决方案。
在舰船中，采用DAB变换器实现高效储能系统的控制和管理，提高系统的性能和稳定性。
端电压的限制对系统的安全和稳定运行至关重要，影响因素包括系统负载变化、故障情况和控制策略等。
为了解决端电压限制带来的问题，可以通过优化控制策略、增加储能容量、改善系统结构等方式进行处理。
本文还强调了端电压限制对系统运行的重要性，展望了未来的发展趋势，并提出了对舰船能源系统设计的建议。
通过研究端电压限制问题，可以进一步提升舰船的能源利用效率和系统的可靠性。
【关键词】DAB变换器、舰船、中压直流混合储能系统、端电压限制、影响因素、解决方案、系统性能、运行重要性、未来发展、能源系统设计、优化、研究背景、研究意义。
1. 引言1.1 研究背景DAB变换器作为直流混合储能系统的核心组件之一，在舰船中起着至关重要的作用。
它可实现直流能源的高效转换和管理，提高系统的稳定性和可靠性。
在实际运行中，端电压限制问题成为了制约系统性能的关键因素之一。
对于基于DAB变换器的舰船中压直流混合储能系统端电压限制的研究具有重要的指导意义和实际应用价值。
深入探究端电压限制的影响因素，研究解决方案并优化系统性能，将有助于提高舰船能源系统的整体效率和可靠性，推动舰船能源系统的发展和应用。
1.2 研究意义舰船中压直流混合储能系统是一种新型的能源存储和管理方式，在提高舰船能源利用效率、减少燃料消耗、降低排放污染等方面具有重要的应用意义。
随着能源问题的日益突出以及环境保护的要求不断加大，研究舰船中压直流混合储能系统端电压限制的相关问题变得尤为重要。
端电压限制直接影响系统的安全稳定运行，一旦端电压超出系统承受范围，将导致设备损坏甚至系统故障。
研究如何有效地控制端电压，是保证舰船能源系统运行的关键之一。
通过深入研究端电压限制的影响因素、解决方案以及系统性能的优化方法，可以为提高舰船能源系统的安全性、稳定性和经济性提供理论支持和技术指导。
中大型水面舰船推进系统研究分析
V ol.39 No.05 2019.05 船电技术|应用研究中大型水面舰船推进系统研究分析张博杰，胡锴（中国舰船研究设计中心，武汉430064）摘要：随着海军对船舶动力/电力平台要求的不断提高，舰船混合动力系统以其高燃油经济性、高续航能力等优势而越来越受到各方关注。
本文结合国内外舰船发展状况，针对中大型水面舰船推进动力系统进行分析，阐述混合动力系统的优势和发展空间。
关键词：护卫舰混合动力中图分类号：U664.14 文献标识码：A 文章编号：1003-4862（2019）05-0028-02Research and Analysis on Propulsion System of the Medium and LargeSurface VesselsZhang Bojie, Hu Kai(China Ship Development and Design Centre, Wuhan 430064)Abstract: With the continuous improvement of navy's requirements on marine power/power platform, the ship hybrid power system has attracted more and more attention due to its advantages of high fuel economy and high endurance. Based on the development status of ships at home and abroad, this paper analyzes the propulsion power system of medium and large surface vessels, and expounds the advantages and development space of hybrid power system.Keywords:frigate; hybrid power0 引言水面战斗舰艇在水面舰船中角色多变、任务多样，是现代海战中最可能直接参战的舰船，同时伴随着武器装备的发展，驱逐舰、护卫舰作战需求的提高，水面战斗舰艇吨位也在不断增加，中大型水面战斗舰艇深受各国海军重视。
船舶综合电力系统的直流区域配电系统分析
船舶综合电力系统的直流区域配电系统分析作者：陈斌来源：《科技创新与应用》2014年第26期摘要：文章对我国现代化舰船使用的综合电力系统技术作了详细的研究，并对该系统中直流区域配电系统在隔离故障和优化舰船设计方面的优势作了阐述，较为详细的分析了直流网状网络在舰船容量设置以及故障重构方面的突出优点，并且立足于该直流区域的配电网状系统，对该系统的网络配电中的继电保护的主要研究内容作了深入的研究关键词：综合电力系统；直流区域；继电保护引言综合电力系统包含了舰船的日常用电、舰体推进用电、高端武器设备发射用电和大功率探测设备用电等，作为一种综合电力技术不仅可以对当前现代化舰船的整体设计实施简化，而且对简化舰船的动力系统提高了可能，为我国稳定，可靠的使用高端的舰载武器设备提供了强大的保障。
现在国内很多科研单位对舰船的综合电力系统做了深入的研究，虽然在技术上取得了一定的进步，但是舰船综合电力系统的关键技术并没有取得突破性的进展[1]。
文章重点分析了与传统结构相比，直流区域配电系统的直流网状结构存在的明显优势，站在电力系统继电保护的层面对该系统中直流配电系统做了进一步的研究分析，希望对我国现代化舰船综合电力系统的建设和发展起到一些借鉴性的意义。
1 直流网状网络的介绍国内大型水面舰船自建造以来所使用的供电系统就是采用两个电站同时进行供电的模式，这种供电模式被称为干馈式混合配电系统，这种模式的特点在于这两个供电站是完全隔开的，它们两个分别有自己的发电机组，虽然设备存于不同的舰体结构中，但是对舰船的符合设备却是同步供电[2]。
但是从长远的角度来看，水面舰船会不断的向超大容量方向发展，基于此种发展趋势，综合电力系统的双电站模式很有可能被突破和改善，有可靠资料现实演变和发展的模式会是网状网络形式和多个供电站同时使用，但是为了确保舰船的密封性和节约空间，两种不同的供电系统会通过一条母线向舰船所有的符合设备提供电能，并且根据舰船的实际需要给至关重要的符合设备输送电力。
船舶推进系统的性能分析与优化设计
船舶推进系统的性能分析与优化设计船舶推进系统是船舶的关键组成部分，对船舶的性能和效率影响巨大。
本文将对船舶推进系统的性能进行分析，并探讨如何优化设计，以提高船舶的性能。
一、性能分析船舶推进系统主要包括发动机、传动装置和螺旋桨。
发动机是船舶推进系统的心脏，它产生动力驱动船舶前进。
传动装置将发动机的动力传递给螺旋桨，以产生推进力。
螺旋桨则将推进力转化为推进船舶运动的力。
因此，这三个组成部分的性能将直接影响船舶的推进效率和性能。
在分析船舶推进系统性能时，首先需要考虑发动机的类型和性能参数。
目前船舶上常用的发动机有柴油机、气轮机等。
柴油机具有高效率和低油耗的优点，适用于大多数商船。
气轮机则适用于一些高速船舶，但其燃料消耗较高。
因此，在选择发动机时，需要根据船舶的具体需求和使用环境进行选择。
其次，传动装置的性能也影响船舶的性能。
传统的船舶传动装置主要是机械传动，如齿轮传动、液力传动等。
而现在，随着科技的发展，电力传动和电子控制在船舶推进系统中日益广泛使用。
电力传动具有响应速度快、实时性强等优势，能够提高船舶的操纵性能和燃油利用率。
最后，螺旋桨的设计和性能也是船舶推进系统的关键。
螺旋桨主要影响船舶的推进效率和阻力。
螺旋桨的型状、叶片数、叶片面积分布等参数将直接影响船舶的推进效果。
因此，在螺旋桨的设计和选择上，需要综合考虑船舶的类型、航行速度和推进要求，以达到最佳的推进效果。
二、优化设计在优化设计船舶推进系统时，可以从以下几个方面进行改进：1. 发动机选择与调整：根据船舶的运行环境和负载要求，合理选择发动机类型和功率。
通过调整发动机的喷油系统、着火时间等参数，提高燃油燃烧效率，减少燃料消耗。
2. 传动装置的改进：考虑采用电力传动和电子控制技术，提高船舶的操纵性能和推进效率。
通过增加传动装置的变速器和制动装置，优化船舶的运动控制和功率输出。
3. 螺旋桨的优化设计：通过使用计算流体力学（CFD）等模拟技术，分析螺旋桨的水动力性能，优化叶片形状和叶片面积分布，减小螺旋桨的阻力，提高船舶的推进效率。