[發明專利]船用復合儲能單元的能量管理系統和方法

有效

• 申請號: 201610113025.1
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105553065B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 楊祥國;楊誠;田畾;陶烽偉;管聰;豐浩宇
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H02J7/14
• 分類號: H02J7/14;H02J7/34
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;李滿

本發明公開了船用復合儲能單元的能量管理系統，它的第一電流和電壓采樣模塊采集負載電機電流和電壓，第一電流和電壓采樣模塊的采集數據輸出端連接PI調節器的第一數據輸入端，第二電流和電壓采樣模塊采集發電機組的電流和電壓，第二電流和電壓采樣模塊的采集數據輸出端連接比例積分調節器的第二數據輸入端，比例積分調節器的輸出端連接數字信號處理控制模塊的反饋信號輸入端，數字信號處理控制模塊分別連接第一DC/DC轉化器和第二DC/DC轉化器的控制端，發電機組的電源輸出端通過整流器連接直流母線，負載電機通過雙向逆變器連接直流母線，數字信號處理控制模塊連接雙向逆變器的控制信號輸入端。本發明能使發電機組的工作狀態處于最佳能效狀態。

技術領域

本發明涉及電力推進船舶儲能系統技術領域，具體地指一種船用復合儲能單元的能量管理系統和方法。

背景技術

隨著社會經濟的不斷發展，能源危機和大氣污染已經成為了當今社會發展的主要問題。雖然電力推進船舶在經濟性和尾氣排放方面較傳統推進船舶具有一定的優勢，但是仍然具有很大的改進空間。電力推進船舶大量應用了電力電子器件，其產生的大量諧波會造成船舶電網電能質量的降低，從而使船舶工作在不穩定狀態。這不僅使發電機組不能很好地工作在理想經濟狀態，而且會降低船舶行駛的安全性。

儲能技術在電力推進船舶上的利用，不僅可以減小電網電壓(電流)和功率的波動，提高電網電能質量，增強船舶行駛的安全性，而且使發電機組的工作狀態處于最佳能效狀態，提高能量利用率，降低污染物排放。

復合儲能技術要求儲能系統具有能量密度高、功率密度大的特點，已經在電動汽車方面有一定程度的應用。超級電容器和各種動力電池配合組成的復合儲能裝置應用于汽車的電源啟動系統，在汽車的啟動、加速、制動過程中起到保護蓄電池和節約能源的作用。船舶行業近些年也進行了有關船舶儲能技術的研究，但是大多研究都是單一的儲能單元，不能滿足儲能系統能量密度高、功率密度大的需求，且儲能裝置只對電力推進船舶制動回饋能量進行儲存，并沒有涉及到利用儲能系統對發電機組和船舶電網進行調節來維持電網的穩定、提高發電機組的經濟性、降低尾氣排放。

發明內容

本發明的目的就是要提供一種船用復合儲能單元的能量管理系統和方法，該系統和方法通過比較發電機組和負載電機的實時功率來控制復合儲能系統的工作狀態(充放電)，從而起到對發電機組和船舶電網的調節作用。不僅可以減小電網電壓(電流)和功率的波動，提高電網電能質量，而且使發電機組的工作狀態處于最佳能效狀態，從而達到提高能量利用率，降低污染物排放的目的。

為實現此目的，本發明所設計的船用復合儲能單元的能量管理系統，它包括復合儲能單元，該復合儲能單元包括電容組、蓄電池組、第一DC/DC轉化器、第二DC/DC轉化器，所述電容組的電源接口通過第一DC/DC轉化器連接直流母線，蓄電池組的電源接口通過第二DC/DC轉化器連接直流母線，其特征在于：它還包括整流器、雙向逆變器、第一電流和電壓采樣模塊、第二電流和電壓采樣模塊、比例積分調節器和數字信號處理控制模塊，其中，所述第一電流和電壓采樣模塊用于實時采集負載電機的工作電流和工作電壓，第一電流和電壓采樣模塊的采集數據輸出端連接比例積分調節器的第一數據輸入端，第二電流和電壓采樣模塊用于實時采集發電機組的輸出電流和輸出電壓，第二電流和電壓采樣模塊的采集數據輸出端連接比例積分調節器的第二數據輸入端，比例積分調節器的輸出端連接數字信號處理控制模塊的反饋信號輸入端，數字信號處理控制模塊的DC/DC轉化控制信號輸出端分別連接第一DC/DC轉化器和第二DC/DC轉化器的控制端，發電機組的電源輸出端通過整流器連接直流母線，負載電機的電能通道通過雙向逆變器連接直流母線，數字信號處理控制模塊的雙向逆變器控制信號輸出端連接雙向逆變器的控制信號輸入端。

一種利用上述船用復合儲能單元的能量管理系統的能量管理方法，其特征在于，它包括如下步驟：