郭燚++杨涛

DOI：10.13340/j.jsmu.2016.04.014

文章编号：1672-9498（2016）04 007507

摘要：为使大功率脉冲负载能够安全地接入船舶中压直流系统，平滑需求脉冲功率，减小脉冲负载造成的母线电压巨幅振荡，提高能量利用率，在对双有源全桥变换器进行输入并联输出串联（InputParallel OutputSeries， IPOS）模块化设计的基础上，针对船舶中压直流系统脉冲负载，建立超级电容储能系统.为防止超级电容出现过度充电及过度放电的现象，最大限度地利用其容量，提出最小值功率控制策略.应用MATLAB/Simulink对超级电容正常工作、过度充电和过度放电3种情况进行仿真.仿真结果表明：最小值功率控制策略能够明显减小大功率脉冲负载造成的母线电压巨幅振荡，对超级电容端电压最大值及最小值实现精确限制.

关键词：

大功率脉冲负载； 中压直流； 双有源全桥； 超级电容； 储能系统

中图分类号： U665.13 文献标志码： A

Application of supercapacitor energy storage in energy

management of ship medium voltage DC system

GUO Yi， YANG Tao

（Logistics Engineering College， Shanghai Maritime University， Shanghai 201306， China）

Abstract：

In order to make the highpower pulse load access the ship Medium Voltage DC （MVDC） system safely， smooth pulse power demand， reduce the huge bus voltage oscillation caused by pulse load， and increase energy utilization efficiency， based on an InputParallel OutputSeries （IPOS） modular design for the dual active fullbridge converter， a supercapacitor energy storage system is established for the pulse load of the ship MVDC system. In order to prevent the overcharging and overdischarging phenomena of supercapacitors and maximize the use of their capacity， the minimum power control strategy is proposed. The three cases including normal operation， overcharging and overdischarging are simulated by MATLAB/Simulink. The simulation results show that： the minimum power control strategy can greatly reduce the huge bus voltage oscillation caused by highpower pulse load， and limit the maximum and minimum of the supercapacitor terminal voltage accurately.

Key words：

highpower pulse load； Medium Voltage DC （MVDC）； dual active fullbridge； supercapacitor； energy storage system

收稿日期： 20160322

修回日期： 20160504

作者简介：

郭燚（1971—），男，安徽安庆人，副教授，博士，研究方向为电力电子与电力传动，（Email）gymwmw@live.cn

0引言

美国海军于1986年针对当时水面战舰的低能表现，在船舶电力推进已在商船上成功应用的背景下，提出了“海上革命”计划，即综合电力推动（Integrated Electric Drive， IED）和综合电力系统（Integrated Power System， IPS）等多种方案的系统研究.2007年，针对未来军舰上装备大功率脉冲武器（如电磁轨道炮、激光武器）后功率密度严重不足的问题，美国海军又提出下一代IPS发展规划，最终目标是在所有的军舰上采用中压直流的区域配电技术[1].但是，脉冲负载在接入船舶中压直流系统前，在没有接入储……