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为解决海洋环境污染与能源短缺问题,需将船舶动力系统进行全面升级改造。目前,船舶的动力系统正由传统柴油机单驱动往混合动力系统方向发展。在保障船舶动力性的前提下,混合动力系统更强调了经济环保性能的重要性,利于船舶智能化的发展。其中,柴电混合动力船舶在新能源船舶中脱颖而出,其结合柴油机与电机两者的优势,既符合了混合动力系统“双机互补”的理念,又贯彻了节能环保与海洋强国的国家政策,在以后将会受到更为广泛的关注。本文以“浙渔科2”科考船为研究对象,对柴电混合动力系统推进电机转速控制、功率分配控制进行研究及机动航行时加速性能进行预报,进而突出柴电混合动力推进系统作为科考船推进系统的优势。(1)根据近海科考船舶“浙渔科2”的航行特性,提出此科考船设计要求、推进装置设计原则及电力系统配置形式。运用传统查图法与最佳螺旋桨转速法的机桨匹配方法对机桨进行匹配设计,计算船舶有效功率及螺旋桨参数,并对船舶航速进行预估及对此科考船航行的三种典型工况进行阐述。(2)针对柴电混合动力船舶动力响应快、控制性能优异的需求,以电力推进系统中推进电机为研究对象,运用Matlab/Simulink软件对电机模型进行搭建,采用转子磁场定向的直接矢量控制作为电机调速控制的方法。主要是通过坐标变换使电机的转矩控制与磁链控制解耦,从而更精准地控制电机转速,使其符合科考船舶的航行要求。(3)在船舶柴油机与电机特性曲线的基础上,运用Matlab/Simulink仿真软件建立船-机-桨分析模型,研究船舶在机动航行阶段电机与柴油机两者启动的响应情况,对船舶机动航行性能预报,得出电机响应快速、机动性能好等优势。(4)在了解柴电混合动力系统的基础上,运用Matlab/Simulink仿真软件建立混合动力分析模型,以等效燃油消耗为评价指标,引入基于主动识别工况模式的自适应调整动态最佳混合度的控制策略,建立三级动态混合度,分三种典型工况进行控制,功率自适应匹配,使柴油机与电动机均工作在高效率区域,从而降低燃油消耗与成本。