[发明专利]具有谐波抑制和回馈制动功能的船舶电力推进系统及控制方法

权利要求书

1.一种具有谐波抑制和回馈制动功能的船舶电力推进系统，其特征是该船舶电力推进系统的组成及连接关系为：IGCT控制与驱动系统直接与IGCT组即双向逆变整流系统相连，此外还通过CAN通讯接口与信号采集与控制系统的主控器直接相连、通过SCI通讯接口分别与复合储能系统和发电机的主控器直接相连；信号采集与控制系统通过含有电压传感器、电流传感器、角速度传感器和变送器模块的检测单元分别直接与船舶电网和电动机相连；双向逆变整流系统是由两个完全相同的三电平二极管箝位式三相逆变整流系统串联组合而成，其一端与船舶电网相连，另一端与电动机相连，且还直接与复合储能系统相连；复合储能系统是由2个独立的双向DC/DC变换器分别与超级电容模组和蓄电池模组串联后再并联而成。

2.根据权利要求1所述的船舶电力推进系统，其特征在于所述的IGCT控制与驱动系统，由DSP控制系统及与之相连的信号处理单元和驱动与保护电路组成，其中驱动与保护电路采用了防桥臂直通硬件互锁逻辑保护电路；DSP控制系统采用3片TMS320F28035型DSP芯片组合而成，其中一片DSP芯片作为主控制器，另外2片DSP芯片作为分控制器，分别用于控制三相逆变整流系统S1和S2。

3.一种如权利要求1至2中任一权利要求所述船舶电力推进系统的控制方法，其特征是同时采用基于虚拟磁链直接功率SVPWM的整流控制技术和基于转子磁场定向SVPWM的逆变控制技术来进行谐波抑制，采用基于负载功率前馈的协调控制策略进行制动能量的回馈利用以及利用复合储能系统的功率调节作用平复船舶负载功率的波动，使得船舶处于最佳能效工作点，从而有效提高船舶电网的电能质量和能效指标。

4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征是：在平复船舶负载功率的波动的过程中，先利用信号采集与控制系统实时检测船舶电网和电动机上所带负载的瞬时功率，计算出两者的功率差，再采用PID算法和基于平滑控制算法的复合储能能量管理方法来控制复合储能系统的充放电功率；此外，为优化复合储能能量状态，防止超级电容与蓄电池出现过充或过放，提出了基于蓄电池荷电状态S_{soc_buf}和超级电容的端电压U_sc的充放电控制策略。