[发明专利]船用复合储能单元的能量管理系统和方法

说明书

本发明公开了船用复合储能单元的能量管理系统，它的第一电流和电压采样模块采集负载电机电流和电压，第一电流和电压采样模块的采集数据输出端连接PI调节器的第一数据输入端，第二电流和电压采样模块采集发电机组的电流和电压，第二电流和电压采样模块的采集数据输出端连接比例积分调节器的第二数据输入端，比例积分调节器的输出端连接数字信号处理控制模块的反馈信号输入端，数字信号处理控制模块分别连接第一DC/DC转化器和第二DC/DC转化器的控制端，发电机组的电源输出端通过整流器连接直流母线，负载电机通过双向逆变器连接直流母线，数字信号处理控制模块连接双向逆变器的控制信号输入端。本发明能使发电机组的工作状态处于最佳能效状态。

技术领域

本发明涉及电力推进船舶储能系统技术领域，具体地指一种船用复合储能单元的能量管理系统和方法。

背景技术

随着社会经济的不断发展，能源危机和大气污染已经成为了当今社会发展的主要问题。虽然电力推进船舶在经济性和尾气排放方面较传统推进船舶具有一定的优势，但是仍然具有很大的改进空间。电力推进船舶大量应用了电力电子器件，其产生的大量谐波会造成船舶电网电能质量的降低，从而使船舶工作在不稳定状态。这不仅使发电机组不能很好地工作在理想经济状态，而且会降低船舶行驶的安全性。

储能技术在电力推进船舶上的利用，不仅可以减小电网电压(电流)和功率的波动，提高电网电能质量，增强船舶行驶的安全性，而且使发电机组的工作状态处于最佳能效状态，提高能量利用率，降低污染物排放。

复合储能技术要求储能系统具有能量密度高、功率密度大的特点，已经在电动汽车方面有一定程度的应用。超级电容器和各种动力电池配合组成的复合储能装置应用于汽车的电源启动系统，在汽车的启动、加速、制动过程中起到保护蓄电池和节约能源的作用。船舶行业近些年也进行了有关船舶储能技术的研究，但是大多研究都是单一的储能单元，不能满足储能系统能量密度高、功率密度大的需求，且储能装置只对电力推进船舶制动回馈能量进行储存，并没有涉及到利用储能系统对发电机组和船舶电网进行调节来维持电网的稳定、提高发电机组的经济性、降低尾气排放。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种船用复合储能单元的能量管理系统和方法，该系统和方法通过比较发电机组和负载电机的实时功率来控制复合储能系统的工作状态(充放电)，从而起到对发电机组和船舶电网的调节作用。不仅可以减小电网电压(电流)和功率的波动，提高电网电能质量，而且使发电机组的工作状态处于最佳能效状态，从而达到提高能量利用率，降低污染物排放的目的。

为实现此目的，本发明所设计的船用复合储能单元的能量管理系统，它包括复合储能单元，该复合储能单元包括电容组、蓄电池组、第一DC/DC转化器、第二DC/DC转化器，所述电容组的电源接口通过第一DC/DC转化器连接直流母线，蓄电池组的电源接口通过第二DC/DC转化器连接直流母线，其特征在于：它还包括整流器、双向逆变器、第一电流和电压采样模块、第二电流和电压采样模块、比例积分调节器和数字信号处理控制模块，其中，所述第一电流和电压采样模块用于实时采集负载电机的工作电流和工作电压，第一电流和电压采样模块的采集数据输出端连接比例积分调节器的第一数据输入端，第二电流和电压采样模块用于实时采集发电机组的输出电流和输出电压，第二电流和电压采样模块的采集数据输出端连接比例积分调节器的第二数据输入端，比例积分调节器的输出端连接数字信号处理控制模块的反馈信号输入端，数字信号处理控制模块的DC/DC转化控制信号输出端分别连接第一DC/DC转化器和第二DC/DC转化器的控制端，发电机组的电源输出端通过整流器连接直流母线，负载电机的电能通道通过双向逆变器连接直流母线，数字信号处理控制模块的双向逆变器控制信号输出端连接双向逆变器的控制信号输入端。

一种利用上述船用复合储能单元的能量管理系统的能量管理方法，其特征在于，它包括如下步骤：