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1. 研究目的与意义（文献综述）
1．1国内外研究现状
船舶电力推进技术距今已有大约一百多年的历史，在20世纪初期电力推进技术就已经逐步应用到军舰和民用船舶上，但由于这一时期主要使用直流电动机作为推进电机，其推进功率有限。进入20世纪80年代以后随着电力电子技术的迅速发展，大功率交流电动机变频调速技术的逐步成熟，船舶电力推进技术得到迅猛发展。电力推进船舶在运行时，工况的改变会引起螺旋桨工作方式的改变，进而引起推进电机的能量波动、发电机输出功率的波动和船舶电网的电压波动。为解决工况变化引起的船舶电网，尤其是直流母线电压的波动问题，研究人员引入了能量存储系统。
目前，电力推进船舶在国外军用、民用领域已经得到广泛应用，在军事领域，西方国家在20世纪80年代中期就开始了相关技术的研发，美、英等国海军都已制定了发展船舶电力推进系统的相关战略计划。随着新型高能武器的应用，美国海军在20世纪90年代提出了综合电力系统（ips）的概念，即无需多余发电单元，全船均由一个电力系统进行配电。美国海军于2007 年底提出了新一代电力系统（nextgeneration integrated power system,ngips）技术发展规划，其目标是在未来的水面作战舰船和潜艇上采用中压直流（medium voltagedc，mvdc)的综合电力系统。为方便舰船模块化建造和减少穿透电缆数量，美国率先采用区域配电技术，并已在ddg 79 舰上成功应用，并将直流区域配电系统（dc-zeds）作为美国ips的架构基础。在民用领域，国外各大公司纷纷投入重金进行电力推进技术的开发，例如alstom,abb,siemens等公司在电力推进方面已经有较多的技术积累，甚至形成了自己的商船电力推进标准，掌握了比较完善的电力推进技术，具备生产30mw以上容量的电气传动设备。在超级电容的研究和应用方面，美国、俄罗斯和日本对超级电容的研究起步较早，投入了大量的研究经费，因此有较多的技术积累和应用经验，在世界上处于领先地位。并已经将其应用于新概念武器和能量波动频繁的动力系统中。
2. 研究的基本内容与方案
（1）、 根据母型船电力推进系统参数，在matatlab/simulink中搭建电力推进系统仿真模型。首先选择根据母型船的柴油发电系统的参数，建立柴油机、励磁系统和同步发电机仿真模型。母型船采用直流母线进行电力分配，直流母线电压为750v，整流器将柴油发电机的交流电变压整流至dc750v。综合目前电力推进系统研究现状，推进电机一般选择选择交流异步电机或永磁同步电机。而考虑到永磁同步电机体积小，重量轻，维护方便，寿命长，运行效率高，起动转矩大，功率因数高，控制方便等因素，本次仿真研究将以永磁同步电机作为推进电机，并采用矢量控制系统对永磁同步电机运转进行控制。最后，根据相关论文数据，建立螺旋桨负载模型，用于模拟船舶航行工况。
（2）、 介绍超级电容的充放电特性、探究超级电容的控制策略。首先根据所搭建的船舶电力推进系统模型，计算船模在全速前进情况下，采用再生制动所产生的回馈能量值，根据回馈能量的大小设计超级电容的容量；并根据超级电容的功率和可靠性要求，进行超级电容的串并联设计，出于对可靠性的考虑，一般要求先并联后串联的分配方式。超级电容具有快速充放电的能力，但是对于充放电的速度应当加以限制，即需要建立控制系统模型，对充放电过程加以调整。
（3）、船舶电网是一个容量有限的微电网，特别是对于电力推进船舶，推进电机的功率在电网容量中占有很大的比重，推进电机在的启动和制动都会对电网造成冲击，引起直流母线电压的波动，因此需要设置合理的控制策略，以维持直流母线电压的稳定。交流电网是直流电网功率的主要来源，也是维持直流母线电压稳定的主要因素，在设计中拟对交流电网变换器设计成恒压控制。储能装置通过吞吐功率，稳定直流母线电压，因此将储能装置变换器设计成变系数下垂控制。
3. 研究计划与安排
第1-3周:阅读相关文献，查阅国内外相关文献，了解船舶电力推进系统组成相关的数学模型和超级电容的工作特性，完成英文文献的翻译，完成开题报告。
第4-7周: 利用matlab/simulink完成船舶电力推进系统模型的搭建，进行仿真实验，完成对实验结果的分析。
第8-14周:完成论文的初稿。
4. 参考文献（12篇以上）
[1]高海波. 船舶电力推进系统的建模与仿真[d].武汉理工大学,2008.
[2]李明. 船舶电力推进系统能量管理策略研究[d].哈尔滨工程大学,2016.
[3]范辉,贺海涛,汤天浩.电力推进船的螺旋桨负载特性仿真与模拟试验[j].中国航海,2017,40(02):19-24 43.
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