1. 研究目的与意义（文献综述）

传统舰船有着相互独立的动力系统和电力系统，动力系统通常由常规的热机和其他机械装置构成，电力系统一般是作为辅助能源，与舰船推进没有多大的联系，近几年来，发展出了将电力系统与推进系统相结合形成舰船电力推进的新技术——ips。ips即综合电力系统（integrated power system），该系统由发电模块、电能调度及智能管理模块、区域配电模块、电力推进模块和环形供电网络等若干个模块组成，发电模块经环形电网向全船各区域配电系统供电；电能调度及智能管理模块对全船各区域配电系统实行电能分配及智能监控；区域配电模块将电力输送到各个电力区的负荷中心，然后再分配到用电设备，采用区域配电可以使发电机的运行频率不受用电设备对频率的严格限制，实现发电机和整流设备成本、体积和重量的最佳化、集成化；电力推进模块用以实现舰船电力推进。每个模块都是高度集成化的完整系统。

开展舰船ips技术研究对于当下新能源船发展的大趋势有着重要的意义。

首先，采用ips技术能简化舰船动力系统结构，降低舰船噪声能级，提高舰船的生命力。在ips中，电能作为全船的主要能源，压缩了各种热机的数量，大大节省空间。采用集成化发电技术、环形电网和区域配电方式，减少了舰船特种装置所需发电机组、变流机组的种类和数量，有利于简化舰船动力系统的结构和布置，弱化了舰船的噪声特性，使舰船可以采用灵活机动的方式。

2. 研究的基本内容与方案

柴油同步发电机是船舶发电系统的核心，其性能决定了船舶电网系统稳定、安全、高效地运行。作为一项很重要的工程应用研究，船舶柴油发电机组的建模与仿真已成为了轮机工程学科的研究前沿。而逆变器则是新能源设备并网必不可少的环节,在新能源船中,将以上两者并联运行是保证新能源船舶能源稳定的必备条件。所以本设计重点在于研究如何实现逆变器和同步发电机的并联并网控制。

目前，对于vsg控制技术，我国和外国的学者都提出了很多种设计理念。欧洲vcync项目的目的是利用储能系统使电网稳定性得到改善，根据此项目，目前有两所大学提出了电流控制型vsg技术方案，它们分别是德国克劳斯塔尔工业大学和比利时鲁汉大学前者主要是模仿了同步发电机的外特性，但没有模仿同步发电机的电压调节特征。比较之下，后者的技术对同步发电机的特性的体现得更加透彻。但是，电流控制型vsg相当于电流源，不能为系统的运行提供频率和电压的支持。学者们提出了电压控制型vsg技术方案来使电流控制型vsg更加完善，日本大阪大学toshifumi ise教授、合肥工业大学丁明教授还有英国利物浦大学钟庆昌教授等研究团队是比较典型的电压控制性vsg技术研究团队。其中，丁明教授、toshifumi ise教授的观点主要是在同步发电机机电暂态模型的基础上提出的。该技术方案不但模拟了同步发电机的转子惯量而且模拟了系统调频特性，使得系统频率的稳定性大幅提高；同时，在控制电压方面，对电压和无功之间的关系着重考虑，使电压可稳定输出。钟庆昌教授等提出了synchroverter概念，他们从vsg交流侧的动态模型着手，对同步发电机的电磁动态和机电暂态特征都予以考虑，使vsg在物理和数学模型上可实现与同步发电机很好的等效。以上方案中主要研究方向都集中在虚拟同步发电机的控制策略上，关于船舶微源逆变器与柴油同步发电机并联运行的理论与实践研究，国内外很少见相关报道。考虑到在船舶的微网环境下，电网的电能指标多数是由柴油发电机发出的电能质量决定的，因此本设计重点放在两者的并联并网上，利用vsg技术控制逆变器，并通过在matlab/simulink软件中进行仿真分析，验证模型的有效性。

本设计计划首先建立柴油机调速系统包括调速器的原理框图与数学模型，并在此基础上进行了原动机起动特性分析，然后尝试介绍同步发电机的励磁控制系统。在此基础上，在matlab/simulink中建立单台柴油同步发电机独立运行的仿真模型。

3. 研究计划与安排

第1～2周： 查阅文献，翻译外文资料，初步确定设计方案；

第3～4周： 毕业实习，撰写毕业实习报告；

第5周： 确定最终方案，进行可行性分析，并完成开题报告；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]陈枫，应鸿，徐鲲鹏，张海波，胡晓玥.船舶岸电电源多机并网的并网无缝切换技术的研究[j].电气工程学报,2017,第12卷(4): 33-37

[2]赵云利.船舶综合全电力推进系统的建模与计算机仿真研究[d].哈尔滨工程大学,2007

[3]叶志浩，方明，马凡.舰船综合电力系统发电机组投切条件分析[j].舰船科学技术,2012,(10): 49-52