摘 要

Abstract 5

1 绪论 6

1.1国外发展现状 7

1.2国内发展现状 8

2 船舶电力推进系统 9

2.1 船舶电力推进系统的组成： 9

2.2动力电池 9

2.3船舶岸电充电 10

2.4燃料电池 10

2.5新能源船舶发展 11

3 船舶交流/直流电力推进系统 12

3.1船舶电力推进系统的两种类别 12

3.2交流电力推进系统 12

3.3直流电力推进系统 13

3.3.1直流电力推进系统的介绍以及组成 13

3.3.2直流电力推进的优劣 14

4直流组网系统仿真 16

4.1系统特征和概述 16

4.2电力电子转换器的建模 17

4.2.1DC / DC转换器 18

4.2.2电压源逆变器平均模型 18

4.2.3机械子系统建模 19

5结论 21

参考文献 22

致 谢 24

摘 要

本文首先对混合动力船舶系统以及交流/直流电力推进系统进行了大致的介绍。在介绍电力推进系统的时候延申到了动力电池、燃料电池和船舶的岸电充电。然后通过介绍船舶交流电力推进系统与船舶直流电力推进系统，再将两种系统进行鲜明的对比，分别写出了直流电力推进系统和交流电力推进系统的优点和缺点。最后通过直流组网系统的仿真提出了相关新能源船舶的安全保护方案。所得结果对于混合动力船舶的发展具有重要的指导意义。

关键词：混合动力船舶；交/直流电力推进系统；直流组电网；新能源船舶

Abstract

Firstly, the hybrid ship system and AC/DC propulsion system are introduced. In introducing the power propulsion system, Yenshen went to power cells, fuel cells and shore-based charging of ships. Then, by introducing the ship AC power propulsion system and the ship DC power propulsion system, the advantages and disadvantages of the DC power propulsion system and the AC power propulsion system are written respectively. Finally, a new energy ship safety protection scheme is proposed through the simulation of DC network system. the obtained results have important guiding significance for the development of hybrid ships.

Key Words： Hybrid ships; AC/DC power propulsion systems; DC grid; new energy ships

1 绪论

船舶推进系统电气化所带来的优势已引起人们对全电动船舶的兴趣日益浓厚。未来的电动船需要可靠的动力系统，以改善燃油经济性并减少排放，同时又能够满足不断增长的动力需求。舰载混合动力系统已成为满足这些需求的有吸引力的选择。随着电力电子转换器渗透到电力系统中，舰船直流配电系统具有更多优势，例如节省空间和重量，以及设备的灵活布置。尽管舰载直流混合动力系统提供了许多好处，但其复杂性要求开发有效的分析工具以充分利用这些系统。这种基于电力电子的系统的建模和仿真是其设计，分析，电源管理和控制中必不可少的工具。由于标准的电力系统分析软件包需要大量的计算时间来模拟这些系统，因此必须对所有模块进行适当的建模。在计算时间方面，这些系统建模中的限制因素是功率电子转换器，因为它们需要极小的时间步长。本文的重点是混合动力舰船动力与推进系统的建模与仿真。为不同的电气和机械元件推导了模型，包括同步发电机-整流器系统，逆变器，dc / dc转换器，柴油发动机，螺旋桨和船舶流体动力学。作为案例研究，以不同的操作模式模拟了混合动力船。

21世纪，科技不断地随着技术进步, 船舶的动力系统不断改进, 混合动力系统以其良好的操纵性能、较高的燃油效率及某些场合零排放的工作特性而备受关注。混合动力系统的革新对于船舶技术的发展来说至关重要，与过去的机械推进相比如今的船舶行业的发展十分迅速，混合动力系统不仅可以降低污染、减小噪音，而且还可以帮助企业获得更多经济效益。 随着对海洋环境的重视及全球海洋战略的深入推进, 排放法规日趋严格, 如何推进船舶的节能减排已迫在眉睫。节约船舶航行成本、减少船舶排放和降低其对于不可再生能源的依赖一直以来是船舶发展的重要研究热点。随着电池技术的不断进步及电力电子技术的飞速发展, 新型现代混合动力船舶成为解决节能减排问题的热门方向。混合动力船舶是指配备了两种或两种以上动力源的船舶。新型现代混合动力船舶不同于古代风帆与人力混合驱动以及近代风帆与蒸汽轮机共同驱动, 它是通过传动装置耦合柴油机 (气体机) 与电机来驱动, 或者具有一种以上电力来源 (如柴油机发电、气体机发电、燃料电池、太阳能、风电、锂电池、超级电容等) 的电动机来驱动。混合动力船舶具有节约不可再生能源消耗, 提高航运经济性, 减少废气排放和机械振动, 适应多工况运行的特点。目前, 混合动力推进已在作业船、渡船、拖船、大型游轮、近海钻井平台以及军事舰船等领域进行广泛应用。最早的船用柴电混合动力系统是在20世纪70年代出现的轴带发电机基础上发展而来。20世纪90年代后期，随着大功率全控型器件及模块的出现，数字信号处理器的广泛应用和脉宽调制技术的迅速提高，使混合动力系统也有了很大进步，产生了基于变频轴带的混合动力系统。近几年来，随着电池技术的飞速发展以及节能减排政策的需求，混合动力船舶的发展也产生一些变革，基于储能系统的船舶混合动力系统应运而生。

船舶推进系统电气化所带来的优势已引起人们对全电动船舶的兴趣日益浓厚。未来的电动船需要可靠的动力系统，以改善燃油经济性并减少排放，同时又能够满足不断增长的动力需求。舰载混合动力系统已成为满足这些需求的有吸引力的选择。随着电力电子转换器渗透到电力系统中，舰船直流配电系统具有更多优势，例如节省空间和重量，以及设备的灵活布置。尽管舰载直流混合动力系统提供了许多好处，但其复杂性要求开发有效的分析工具以充分利用这些系统。这种基于电力电子的系统的建模和仿真是其设计，分析，电源管理和控制中必不可少的工具。由于标准的电力系统分析软件包需要大量的计算时间来模拟这些系统，因此必须对所有模块进行适当的建模。在计算时间方面，这些系统建模中的限制因素是功率电子转换器，因为它们需要极小的时间步长。

1.1国外发展现状