[发明专利]一种船舶交直流组网配电功率管理系统的供电方法

权利要求书

1.一种船舶交直流组网配电功率管理系统的供电方法，其特征在于，所述船舶交直流组网配电功率管理系统，包括直流母排、岸电电源、轴带发电机、锂电池组、交流排和柴油发电机，所述岸电电源和轴带发电机通过AC/DC整流器连接直流母排，所述锂电池组通过双向DC/DC变换器连接直流母排，所述直流母排通过DC/AC逆变器连接交流排，柴油发电机的输出端连接交流排，所述直流母排与交流排分别基于直流母排功率管理系统和交流排功率管理系统对电源分配进行控制，所述岸电电源和轴带发电机共用一个AC/DC整流器，所述岸电电源输出端连接变压器，所述变压器通过第一LC滤波器连接AC/DC整流器，所述锂电池组输出端通过L滤波器连接双向DC/DC变换器，所述DC/AC逆变器包括第一、第二DC/AC逆变器，所述第一DC/AC逆变器通过第二LC滤波器连接交流排，所述第二LC滤波器与交流排之间设有预充磁变压器和隔离变压器，所述第二DC/AC逆变器连接LCL滤波器，所述LCL滤波器连接交流排，所述直流母排连接货泵和压载泵，所述货泵和压载泵通过泵侧的DC/AC逆变器与直流母排连接，所述直流母排通过第三、第四、第五DC/AC逆变器分别连接艏侧推、机舱风机和驱气风机，所述锂电池组的容量为420KWH，

本供电方法包括以下供电模式：

模式一航行模式，当船舶正常航行时，所述交流排、直流母排由轴带发电机供电，闭合锂电池组的开关，运行双向DC/DC变换器，所述双向DC/DC变换器处于热备状态，锂电池组的功率参考值为0；

模式二第一进、出港模式，当船舶进、出港时，所述锂电池组的功率参考值根据轴带发电机的负载率设定，当轴带发电机负载率低于50%时，轴带发电机对锂电池组充电，当轴带发电机负载率高于50%时，直流母排功率管理系统控制减小充电功率，最小充电功率为1kW，当轴带发电机负载率高于90%时，直流母排功率管理系统控制锂电池组的放电功率，超过轴带发电机负载功率90%的部分由锂电池组承担，锂电池组的最大放电功率为800kW；

模式三第二进、出港模式，当船舶进、出港时，所述第一DC/AC逆变器的能量流动是双向的，交流排功率管理系统通过调整第一DC/AC逆变器来实现与柴油发电机之间的负荷分配，当直流母排上的负载小于轴带发电机发出的功率时，此时能量是由直流母排通过第一DC/AC逆变器流向交流排，但是当直流母排上的负载大于轴带发电机发出的功率时，直流母排功率管理系统启动，能量开始由交流排流向直流母排,交流排功率管理系统停止运行，此时的锂电池组处于充电模式，充电功率为1kW；

模式四第三进、出港模式，当船舶进、出港时，所述第一、第二DC/AC逆变器并联运行，锂电池组的功率参考值根据柴油发电机的负载率设定，当柴油发电机的负载率超过80%时，超过的发电功率由锂电池组提供，使柴油发电机的负载率始终维持在80%，但是锂电池组的最大放电功率为800kW，当剩余电量低于30%时，则停止放电，超过的功率仍然由柴油发电机提供，当运行柴油发电机负载率超过85%时，交流排功率管理系统控制启动备用柴油发电机，将备用柴油发电机并入直流母排，当柴油发电机的负载率低于50%时，则柴油发电机给锂电池组充电，使柴油发电机的负载率始终维持在50%，此时锂电池组的最大充电功率是400kW，当锂电池组的剩余电量在40%与90%之间时，则对锂电池组小功率充电，如果剩余电量大于90%，则对锂电池组停止充电；

模式五靠港模式，当船舶靠港时，所述锂电池组的功率参考值根据柴油发电机的负载率设定，当柴油发电机的负载率超过80%时，超过的发电功率将由锂电池组提供，使柴油发电机的负载率始终维持在80%，但是锂电池组的最大放电功率为800kW，当剩余电量低于30%时，则停止放电，多余的功率仍然由柴油发电机提供，当运行柴油发电机负载率超过85%时，交流排功率管理系统控制启动备用柴油发电机，当柴油发电机的负载率低于50%时，则柴油发电机给锂电池组充电，使柴油发电机的负载率始终维持在50%，此时锂电池组的最大充电功率是400kW，当锂电池组的剩余电量在40%与90%之间时，则对锂电池组小功率充电，如果剩余电量大于90%，则对锂电池组停止充电；

模式六岸电模式，船舶接入岸电时，所述锂电池组的功率参考值根据岸电的负载率设定，当岸电的负载率低于50%时，锂电池组为充电模式，可用锂电池组的最大功率充电，当岸电负载高于50%时，直流母排功率管理系统控制减小充电功率，最小充电功率为1kW，当岸电的负载率高于90%时，直流母排功率管理系统控制放电功率，超过岸电的负载率90%的部分由锂电池组承担，锂电池组最大放电功率为800kW；

模式七航行模式切换至第一进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到进、出港命令时，锂电池组解除0功率参考状态，且根据轴带发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；

模式八航行模式切换至第二进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到进、出港命令时，启动备用柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷，直流母排功率管理系统控制锂电池组解除0功率参考状态，进入小功率充电状态；

模式九航行模式切换至第三进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到进、出港命令时，启动两台柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷，直流母排功率管理系统会停止轴带发电机并启动第二DC/AC逆变器，并控制锂电池组解除0功率参考状态，同时根据柴油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；

模式十航行模式切换至靠港模式，所述交流排功率管理系统接收到靠港命令时，启动一台柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷，将负荷从轴带发电机转移至柴油发电机后，直流母排功率管理系统会停止轴带发电机并控制锂电池组解除0功率参考状态，根据柴油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；

模式十一第一进、出港模式切换至第二进、出港模式，所述交流排功率管理系统接收到第二进、出港模式时，启动一台柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷后，直流母排功率管理系统控制锂电池组开始进入充电模式；

模式十二第一进、出港模式切换至第三进、出港模式，所述交流排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，启动两台柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷后，直流母排功率管理系统会停止轴带发电机并启动第二DC/AC逆变器，并控制锂电池组解除0功率参考状态，同时根据油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；

模式十三第二进、出港模式切换至第三进、出港模式，所述交流排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，启动一台备用柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷后，直流母排功率管理系统停止轴带发电机并启动第二DC/AC逆变器，并控制锂电池组解除0功率参考状态，同时根据柴油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；

模式十四第二进、出港模式切换至第一进、出港模式，在直流母排功率管理系统接收到第一进、出港模式时，将锂电池组功率参考值设置为0，然后交流排功率管理系统控制负载转移，分闸柴油发电机主开关，并给出停止柴油发电机命令，最终锂电池组将按照轴带发电机的负载率设定功率参考值；

模式十五第三进、出港模式切换至第一进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第一进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，然后启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制两台柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，分闸柴油发电机主开关并给出停机命令，直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器，同时控制锂电池组根据轴带发电机的负载率设定功率参考值；

模式十六第三进、出港模式切换至第二进、出港模式，在直流母排功率管理系统接收到第二进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，然后启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制一台柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并控制停止此台柴油发电机，直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器；

模式十七第一进、出港模式切换至航行模式，所述交流排、直流母排由轴带发电机和锂电池组供电转变为由轴带发电机供电，直流母排功率管理系统接收到航行命令时，将锂电池组的功率参考值设为0；

模式十八第二进、出港模式切换至航行模式，所述直流母排功率管理系统接收到航行模式时，将锂电池组功率参考值变为0，然后交流排功率管理系统开始转移负荷并分闸柴油发电机主开关后，停止柴油发电机；

模式十九第三进、出港模式切换至航行模式，所述直流母排功率管理系统接收到航行模式时，将锂电池组的功率参考值变为0，然后启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制两台柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并分闸柴油发电机主开关，并给出停机命令，直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器；

模式二十第一进、出港模式切换至靠港模式，所述交流排功率管理系统接收到靠港命令时，启动一台柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷，将负荷从轴带发电机转移至柴油发电机，直流母排功率管理系统停止轴带发电机，并控制锂电池组根据柴油发电机的负载率设定功率参考值；

模式二十一第二进、出港模式切换至靠港模式，所述直流母排功率管理系统接收到靠港命令时，停止轴带发电机，并控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载率设定功率参考值；

模式二十二第三进、出港模式切换至靠港模式，所述交流排功率管理系统接收到靠港命令时，控制一台柴油发电机的负荷向另外一台柴油发电机转移，并分闸其主开关后发出停机命令，然后直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器；

模式二十三第三进、出港模式切换至岸电模式，所述直流母排功率管理系统接收到接入岸电命令时，将锂电池组参考值降为0，接入岸电电源，启动AC/DC整流器，交流排功率管理系统控制两台柴油发电机的负荷向岸电转移，然后分闸柴油发电机主开关并给出停机命令，最后直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器，同时控制锂电池组根据岸电的负载率设定功率参考值；

模式二十四靠港模式切换至岸电模式，所述直流母排功率管理系统接收到接入岸电命令时，将锂电池组参考值降为0，接入岸电电源，交流排功率管理系统控制柴油发电机的负荷向岸电转移，然后分闸柴油发电机主开关并给出停机命令，最后直流母排功率管理系统控制锂电池组根据岸电的负载率设定功率参考值；

模式二十五靠港模式切换至航行模式，所述直流母排功率管理系统接收到航行命令时，将锂电池组参考值降为0，启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并控制停止柴油发电机，直流母排功率管理系统将锂电池组的功率参考值降为0；

模式二十六靠港模式切换至第一进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第一进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并分闸柴油发电机主开关并给出停机命令，最后直流母排功率管理系统控制锂电池组根据轴带发电机的负载率设定功率参考值；

模式二十七靠港模式切换至第二进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第二进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制柴油发电机和轴带发电机间的负荷分配；

模式二十八靠港模式切换至第三进、出港模式，所述交流排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，控制启动备用柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并进行负荷分配，直流母排功率管理系统控制启动第二DC/AC逆变器，并且控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载率设定功率参考值；

模式二十九岸电模式切换至第三进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，交流排功率管理系统控制启动备用柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并进行负荷分配，直流母排功率管理系统控制启动第二DC/AC逆变器，并且控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载率设定功率参考值；

模式三十岸电模式切换至靠港模式，所述直流母排功率管理系统接收到靠港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，交流排功率管理系统控制启动一台柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷，将负荷从岸电电源转移至柴油发电机后，直流母排功率管理系统控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载率设定功率参考值。