[发明专利]一种混合动力船舶的能量控制系统及其控制方法

说明书

本发明提供了一种混合动力船舶的能量控制系统，其特征在于：包括协调控制模块、驾驶室控制模块、供配电检测模块、光伏发电模块、柴油发电机、混合储能模块、直流母线、交流母线和双向逆变器。还提供了一种混合动力船舶的能量控制系统的控制方法，其特征在于：协调控制模块能根据混合储能模块当前的剩余荷电量和直流母线功率变化量，来分别调整光伏发电模块、柴油发电机和混合储能模块的功率输出。按本发明所述的能量控制系统及控制方法来对船舶各能量模块的功率输出进行协调控制和管理，能使船舶混合动力系统的各个能量模块充分发挥各自的优势，相互协调工作，更加充分利用能源，减少能源浪费，在减少环境污染的同时降低船舶的运营成本。

技术领域

本发明涉及交通运输电气工程技术领域，特别是一种混合动力船舶的能量控制系统及其控制方法。

背景技术

目前，船舶通常使用柴油发电机为其驱动装置供电，其优点在于柴油发电机机组的建设成本低、维护简单、运行可靠耐久，但柴油发电机需要持续添加油料，不仅成本高，且污染大、不环保。随着新能源技术的发展，超级电容器和蓄电池正越来越多地被运用在船舶的混合储能及电能供应上，而近年来对太阳能等可再生新型能源的利用也是发展的趋势，如果能将传统的柴油发电与太阳能发电、超级电容器和蓄电池混合储能供电相结合，运用到船舶驱动装置的能源供应系统中，将可极大节约燃油、降低污染、降低运营成本。为了充分发挥上述各个动力供应单元的优势，亟待一个针对上述混合能量模块的控制系统及控制方法，来协调和控制各个能量模块在船舶的不同工作状态下的功率输出的协调管理，以达到混合动力船舶运行效率、排放和动力性的最佳状态。

发明内容

针对背景技术的问题，本发明提供一种混合动力船舶的能量控制系统，还提供一种针对上述能量控制系统的控制方法，以解决现有技术无法根据船舶的实际工作状态对柴油发电、光伏发电和混合储能模块之间的功率输出进行协调控制和管理，各个能源模块之间相互冲突，船舶混合动力系统各个能源模块之间利用不充分、利用效率低的问题。

本发明提供一种混合动力船舶的能量控制系统，其特征在于：包括协调控制模块、驾驶室控制模块、供配电检测模块、光伏发电模块、柴油发电机、混合储能模块、直流母线、交流母线和双向逆变器；所述协调控制模块包括高通滤波器和低通滤波器；所述光伏发电模块包括光伏发电单元和DC/DC变换器；所述混合储能模块包括超级电容器、蓄电池、第一双向DC/DC变换器和第二双向DC/DC变换器；

所述驾驶室控制模块、供配电检测模块、超级电容器和蓄电池均与协调控制模块连接；所述光伏发电单元与DC/DC变换器连接；所述超级电容器与第一双向DC/DC变换器连接；所述蓄电池与第二双向DC/DC变换器连接；所述DC/DC变换器、第一双向DC/DC变换器、第二双向DC/DC变换器和供配电检测模块均与直流母线连接；所述双向逆变器的直流端与直流母线连接，所述双向逆变器的交流端与交流母线连接；所述柴油发电机与交流母线连接；所述DC/DC变换器的控制部、第一双向DC/DC变换器的控制部、第二双向DC/DC变换器的控制部、双向逆变器的控制部和柴油发电机的控制部均与协调控制模块连接；

所述驾驶室控制模块能将船舶的工作状态信号传输给协调控制模块；所述船舶的工作状态包括：加速行进、匀速行进和减速行进。

所述供配电检测模块能检测直流母线上电能的功率变化量dP，并能将所述功率变化量dP的信号传输给协调控制模块；

所述光伏发电单元能将光能转化为电能输出；

所述DC/DC变换器能将光伏发电单元输出的电能传输到直流母线上；

所述第一双向DC/DC变换器用于实现超级电容器与直流母线之间的电能双向流动；

所述第二双向DC/DC变换器用于实现蓄电池与直流母线之间的电能双向流动；

所述双向逆变器用于实现直流母线与交流母线之间的电能双向流动；