摘 要

动力系统是船舶中极其重要的一部分，它提供船舶航行，作业和生活等所需的能量，动力系统对船舶的运行安全和节约能耗等方面有着重大作用。船舶动力系统模式多种多样，柴电混合动力作为一种新型船舶推进模式，能够发挥柴油机推进和电力推进两种推进模式的综合优势。柴电混合动力系统指的是由柴油机、电动机、减速齿轮箱、螺旋桨等部分组成，通过对各个部件的运行规律的控制和管理来改变混合动力系统的性能。本文对于柴电混合动力系统并车控制策略的设计是从船舶动力系统控制方式和运行特点角度考虑，结合柴油机和电动机控制特性，对混合动力并车以及负荷分配过程进行研究.

本文主要分析对象是混合动力系统的柴油机、电动机和并车齿轮箱等，在对它们的数学模型进行了总结归纳后，通过运用Matlab/Simulink仿真软件对它们进行了建模与仿真分析，并实现变参数控制，设计工况实验，通过分析转速、功率、转矩随时间变化的曲线图论证并车控制器的正确性。

关键字：混合动力；并车控制策略；建模和仿真；

Abstract

Power system is an extremely important part of the ship, it provides the ship navigation, homework and life and other energy required, the power system on the operation of the ship safety and energy conservation and so has a significant role. The ship power system model is diverse, and the diesel-electric hybrid is a new type of ship propulsion model, which can give full advantage of the two propulsion modes of diesel propulsion and electric propulsion. The diesel-electric hybrid system is composed of diesel engine, motor, reduction gear box, propeller and other parts, through the control of various parts of the operation and management to change the performance of hybrid systems. In this paper, the design of the vehicle control strategy for the diesel-electric hybrid system is based on the control mode and operating characteristics of the ship's power system, and the hybrid vehicle and the load distribution process are studied in combination with the diesel engine and the motor control characteristics.

In this paper, we mainly analyze the diesel engine, motor and truck gearbox of the hybrid system. After summarizing their mathematical models, they are modeled and simulated by using Matlab / Simulink simulation software. Variable parameter control and design condition experiment. The correctness of the vehicle controller is demonstrated by analyzing the curve of speed, power and torque with time.

Key words: hybrid; parallel running control strategy; modeling and simulation;

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.2.1 国外混合动力系统发展现状 1

1.2.2 国内混合动力系统发展现状 2

1.3 论文的主要研究内容 2

第2章 混合动力系统并车建模与仿真 4

2.1 系统仿真及一般步骤 4

2.2 柴油机以及调速器的建模与仿真 4

2.3 直流电机及其转速调节控制系统建模与仿真 6

2.4 SSS离合器建模与仿真 7

2.5 并车齿轮箱的建模与仿真 8

2.6 螺旋桨数学建模与仿真 10

2.7 本章小结 10

第3章 混合动力并车控制策略与方法 11

3.1 混合动力系统并车的原理 12

3.2 各种控制方式的特点和差异介绍 12

3.3 混合动力并车控制方式的选择及其原理 13

3.4 本章小结 15

第4章 典型工况实验，分析与结论 16

4.1仿真软件介绍 16

4.2 柴电双机并车模拟仿真 17

4.3 本章小结 20

第5章 总结与展望 21

5.1 全文总结 21

5.2 本文不足和后续研究展望 22

致 谢 23

参考文献 24

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

世界航运被要求遵守严格的排放政策，为了适应当前状态，运输必须使燃料消耗最小化，作为一种新型的动力系统模式，混合技术有利于节能和减排。对于混合技术，已成功实施在汽车行业的车辆，并且取得一定的成果，因此人们想要把混合动力应用在船舶运输上，国内外也在致力于混和动力技术的研究^[1]。动力系统是船舶中极其重要的一部分，它提供船舶航行，作业和生活等所需的能量，动力系统对船舶的运行安全和节约能耗等方面有着重大作用。船舶动力系统有很多模式，柴电混合动力系统作为其中的一种新型的船舶动力系统模式，根据工况不同，船舶的需求不一样，动力系统可以自主选择或手动选择运行模式，通过主柴油机驱动螺旋桨或者主柴油机和轴带电机联合运行驱动螺旋桨^[2]，这样就合理解决了船舶短时间内工况多变和船舶输出需求等问题，减少了船舶的燃油消耗，节省船舶航行的成本。

柴电混合动力能够实现船舶动力能源的高效利用，达到燃油经济性，可减小船舶柴油机的装机功率，大幅改善船舶在低负荷工况时的经济性，实现全工况经济性优化^[3]。并且能够实现复杂工况下的系统优化，在不同工况下选择不同的推进模式，发挥各自推进模式的优点，足有良好的操作性。