氢燃料电池船舶直流综合电力系统研究及应用

研发氢燃料电池船舶是实现航运业零碳排放的可行途径,也是推动造船业转型升级的重要发展方向,但传统的电力系统集成模式逐渐成为制约氢燃料电池船舶产业化应用的关键因素,构建以新能源为主体的船舶新型直流综合电力系统成为解决该问题的突破点。首先,系统梳理了氢燃料电池船舶和船舶综合电力系统的发展概况;其次,以中国第一艘氢燃料电池游艇"蠡湖"号为例,详细介绍了氢燃料电池船舶直流综合电力系统的关键技术及其在实船上的应用;然后,针对不同的航行工况重点分析了氢燃料电池船舶的5种电力驱动模式;最后,结合相关技术和配套设备的研发进程,分析并探讨船用氢燃料电池的局限性、推广可行性及未来的发展方向,期望能为燃料电池船舶的技术创新和工程应用提供参考。     

一种直流微电网多光伏变换器新型功率分配策略

为了解决光伏单元在运行过程中因工作模式切换造成的母线电压波动问题,提出一种新型平滑切换控制策略。根据光伏电池的输出特性曲线,将输出功率对输出电流的微分作为控制变量。通过跟踪不同的dp/di指令值来实现光伏单元最大功率点跟踪模式、恒压下垂模式的控制以及两种模式间的平滑切换。在此基础上,针对多光伏变换器工作在恒压下垂控制时因线路阻抗差异造成功率分配精度较低的问题,提出一种基于二次调节的自适应下垂控制策略。此外,构建相邻光伏单元间的稀疏通信网络,并采用动态一致性算法实现相关平均信息的全局稳定收敛。仿真和实验结果表明,所提控制策略可以实现光伏单元工作模式切换过程平滑过渡和负荷功率的精确分配。     

采用高频注入法的直流微电网无通信均流控制

基于注入低频交流电压的DC-DC变换器f-I下垂控制实现了无通信均流控制,但仍存在暂态性能差的问题。在分析注入频率大小对均流控制动态性能影响的基础上,将高于闭环截止频率的交流电压小信号注入到DC-DC变换器的电压中,提高无功补偿环节的反应速度并改善系统动态均流性能。设计了交流电压稳压器,抑制电压闭环对注入信号的衰减作用,保持注入高频交流小电压幅值稳定。利用小信号模型分析了均流控制性能和稳定性。StarSim硬件在环实验表明,基于高频注入法的均流方法显著提高了动态调节速度。     

储能双向DC/DC变换器自适应充放电无缝切换策略

以提高直流微电网内储能单元的动态性能与抗干扰能力为目的,提出了一种针对双向DC/DC变换器的充放电无缝切换控制策略。该策略根据直流母线电压高低进行储能单元自适应充放电切换,进而保持母线电压稳定。在此基础上,考虑到双向DC/DC变换器的非线性特征,引入了可通过fal函数在线调节误差反馈系数的非线性无缝电流环,实现了储能双向DC/DC变换器的充放电无缝切换,提高了控制策略的动态性能与鲁棒性。最后通过仿真与实验：在母线电压跌落、陡升与系统参数变化等工况下,该策略均可实现储能单元的充放电无缝切换,维持母线电压稳定。     

船舶微电网源-荷级联系统母线电压振荡有源阻尼抑制策略

为解决船舶微电网源-荷级联系统中LC输入滤波器与恒功率负载CPL(constant power load)引起的母线电压振荡问题,提出一种基于非线性扰动观测器NDO(nonlinear disturbance observer)的虚拟负电感有源阻尼稳定控制策略.首先分析了恒功率负载的负阻抗特性及其能量反馈作用,深入研究...