[发明专利]一种船舶直流配电系统电站控制系统及方法和应用

说明书

本发明公开了一种带快速保护功能的船舶直流配电系统双环网冗余电站控制系统及方法和应用，在船的左右舷分别设置有一台主控制器，每个下级子系统，包含有推进系统、日用负荷系统、甲板器械系统等均配置有子控制器；主控制器与各个下级子系统间通过EHTERCAT形成环形控制网络，实现控制与数据传输的功能，通过电站管理系统软件，在环形网络上出现任一单点故障时，仍能保证电站管理系统的正常控制工作。本发明利用EHTERCAT环网和电站管理系统软件实现电站的冗余控制功能，利用以太网通讯实现电站管理系统对外的信息交互功能，保证电站在任一单点故障发生时，不影响电站的整体控制功能。

技术领域

本发明属于船舶电站管理控制技术领域，特别是涉及一种带快速保护功能的船舶直流配电系统双环网冗余电站控制系统，以及其控制方法和用于控制直流配电船舶。

背景技术

在传统的电力推进系统船舶上，通常配备有电站管理系统。通常的电站管理系统通过一个主控制器实现对全船的电力推进系统设备实现管理。

随着目前船舶作业的环境复杂化、极端化，对电站管理系统的可靠性、稳定性提出了更高的要求。而单一主控制器无法维持船舶电站管理系统的稳定运行。

发明内容

本发明的目的之一是针对现有技术的上述不足，提供一种带快速保护功能的船舶直流配电系统双环网冗余电站控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船舶直流配电电力推进系统的电站管理系统，基于左右舷主控制器、四台发电变频控制器、两台推进变频控制器及两台逆变电源控制器形成的ETHERCAT环形网络，由左舷主控制器、1#发电变频控制器、2#发电变频控制器、1#逆变电源控制器、1#推进变频控制器、2#推进变频控制器、3#发电变频控制器、4#发电变频控制器、2#逆变电源控制器以及右舷主控制器通过ETHERCAT总线顺序连接构成；所述的左舷主控制器通过ETHERCAT环形网络实现对下级的1#发电变频控制器、2#发电变频控制器、1#逆变电源控制器和1#推进变频控制器的控制及信息交互功能，所述的右舷主控制器通过ETHERCAT环形网络实现对下级的2#逆变电源控制器、4#发电变频控制器、3#发电变频控制器和2#推进变频控制器的控制及信息交互功能；所述的左舷主控制器和右舷主控制器之间连接交换机，左舷主控制器和右舷主控制器其中一台发生故障时另一台接管控制。

本发明的目的之二是提供上述控制系统的控制方法，包括如下步骤：

a），由左舷主控制器、右舷主控制器、发电变频控制器、推进变频控制器和逆变电源控制器形成ETHERCAT环形网络；左舷主控制器通过EHTERCAT主站网口与从站控制器通过链型方式进行链接，最后一台从站与右舷主控制器的EHTERCAT主站网口相连；

b），左舷主控制器和右舷主控制器根据步骤a）中形成的ETHERCAT环形网络实现对每台下级控制器的控制及信息交互，完成电站的自动管理及半自动管理功能，并保证在左舷主控制器、右舷主控制器发生单点故障时，另一台主控制器能够接管全船的控制工作；左舷主控制器和右舷主控制器通过主通讯的方式进行数据交互及控制站切换的功能；

c），左舷主控制器和右舷主控制器通过独立的以太网口与外部进行数据通讯，在单个主控制器发生故障时，外部设备仍能接受全船电站信息；

d），1～4#发电变频控制器和1～4#推进变频控制器通过CAN通信网络进行连接，实时交互电站最大负荷率和1～4#发电变频控制器电流，通过实时性好（ms级）的CAN网络数据传输，通过实时将发电变频器电流与电流限幅值进行比较，超过限幅值即通过推进变频器对推进功率进行限制，实现电站的动态功率限制功能及快速降负荷功能，保证电站能稳定运行，防止出现因为电站功率不够或机组故障导致的全船失电问题。

所述的一种船舶直流配电系统电站控制方法，其左舷主控制器和右舷主控制器通过主主通讯的方式进行数据交互及控制站切换，左舷主控制器和右舷主控制器分别通过以太网口采用modbustcp通讯协议与外部设备进行信息交互。