[发明专利]一种电力推进船舶制动控制方法

说明书

技术领域

本发明属于船舶动力领域，具体涉及一种电力推进船舶的制动控制方法，用于在进行船舶制动时对变频器进行控制。

背景技术

电力推进船舶的主要特点是推进电动机直接（或通过减速齿轮箱）驱动螺旋桨负载。伴随着船舶航速的变化，推进电动机的运行工况也时刻发生变化。

在船舶制动过程中，电动机处于再生制动状态，电动机向其变频调速系统回馈能量，若这部分回馈能量不及时释放，会引起变频器因过电压而损坏，从而直接影响到船舶的安全运行。

而船舶自由停车时，虽然不会向变频器回馈能量，但制动时间和制动距离不满足船舶运行的要求。

常规的船舶制动策略是采用变频器控制推进电机的转速沿着固定的斜坡下降，这种制动策略在制动过程中推进电机存在相当长时间的正向电磁转矩，若需要减小制动时间和制动距离，则需要增大转速下降的斜坡斜率，会引起制动功率的增加和推进电机输出转矩限幅。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足，提供一种克服现有自由停车无法满足制动时间和制动距离的要求、常规制动会增加制动功率和制动容量的缺点，提出一种分段控制的船舶制动方法，不但能减小船舶制动时间和制动功率，还减小了制动过程中回馈能量，从而减小制动装置的容量和体积，降低了成本，节省了船舱空间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电力推进船舶制动控制方法，通过实时检测推进电机转速和转矩，根据螺旋桨的特性，在船舶制动工况下对变频器进行分段控制，完成船舶制动过程。

进一步，在船舶运行过程中，变频器实时检测推进电机的转速和转矩，并根据螺旋桨模型特性和船体相关参数，采用迭代算法实时计算出船舶航速；在船舶制动初始时刻，控制变频器将推进电机转矩固定为零，此时因水的阻力，航速和螺旋桨转速同时下降；变频器通过计算得到的船舶航速，结合螺旋桨模型特性计算出不同航速制动情况下螺旋桨的转速特定值，待螺旋桨转速降到设定的特定值，变频器采用转速控制方式，推进电机转速由设定值开始按照给定的转速曲线下降，直至完成船舶制动过程。

本发明的有益效果是：控制策略可集成到推进变频器内实现船舶制动功能，可实时检测变频器、推进电机的状态，优化船舶制动过程，减小制动回馈能量，降低成本，节省舱室空间，通过参数设置，可以应用到不同螺旋桨类型的电力推进船舶，具有一定的通用性。

附图说明

图1为本发明控制方法的流程图；

图2为本发明船舶航速估算方法流程图；

图3为本发明电机转速特定值计算方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1、图2和图3所示，本发明公开了一种电力推进船舶制动控制方法，在接收到推进操控单元的制动控制指令后，采用分段控制方式对船舶制动，通过实时检测推进电机转速和转矩，根据螺旋桨的特性，在船舶制动工况下对变频器进行分段控制，完成船舶制动过程。

具体步骤为：在船舶运行过程中，变频器实时检测推进电机的转速和转矩，并根据螺旋桨模型特性和船体相关参数，采用迭代算法实时计算出船舶航速；在船舶制动初始时刻，控制变频器将推进电机转矩固定为零，此时因水的阻力，航速和螺旋桨转速同时下降；变频器通过计算得到的船舶航速，结合螺旋桨模型特性计算出不同航速制动情况下螺旋桨的转速特定值，待螺旋桨转速降到设定的特定值，变频器采用转速控制方式，推进电机转速由特定值开始按照给定的转速曲线下降，直至完成船舶制动过程。

本发明的制动控制策略集成在推进变频器内，不需要增加任何硬件设备，通过变频器的控制功能实现船舶的制动，变频器实时检测推进电机的实际转速和转矩，并根据螺旋桨模型和船体相关参数，对船舶航速进行计算，本发明通过减小船舶制动过程中的回馈能量，从而减小制动装置的容量和体积。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。