[發明專利]基于下垂特性的船用直流發電設備功率分配方法

有效

• 申請號: 201611221029.8
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106786487B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 楊璇;馮玉龍;周特威;段征;莊偉;李驍;周忠凱
• 申請（專利權）人: 上海齊耀重工有限公司
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10
• 代理公司: 上海華祺知識產權代理事務所 31247
• 代理人: 劉衛宇

本發明公開了基于下垂特性的船用直流發電設備功率分配方法，包括：電能管理系統將每臺發電設備需要調整的功率量，以電壓ΔU的形式分別發送給各臺發電設備；各發電設備將發電設備空載輸出給定電壓VREF減去接收到的ΔU，得到空載給定電壓；各發電設備計算出發電設備實際輸出功率，將空載給定電壓減去發電設備實際輸出功率和下垂系數的乘積，得到直流電壓給定值；各發電設備將直流電壓給定值減去所采集到的直流母線電壓，將差值經過PI調節后得到輸出功率的給定值；各發電設備的發電控制單元根據輸出功率的給定值對發電設備的輸出功率進行控制，使發電設備的實際輸出功率等于輸出功率的給定值。本發明可以精確地實現各發電設備間功率的合理分配。

技術領域

本發明涉及船用直流電網發電設備的并網均流技術。

背景技術

隨著分布式電源的快速發展和電力電子技術的不斷成熟，船舶行業越來越關注直流電網在船舶上的應用。相對于傳統交流配電網，直流配電系統具有便于控制、損耗低、電能質量高等顯著優點，且不需要對電壓的相位和頻率進行跟蹤，可控性和可靠性更高，因而更加適用于船用電網。直流配電系統中需要有多個發電設備并聯運行，從而實現分擔負載功率，減少主電路開關器件電流應力，提高功率密度，并提高系統可靠性，降低成本，但發電設備并聯也帶來新問題，多個發電設備無法保證完全并聯穩定且功率分配均衡。

目前直流電網的并網均流技術主要分為有互聯線并聯技術和無互聯線并聯技術。常見的有互聯線的并聯均流技術有主從設置法、平均電流法、最大電流法等，有互聯線并聯技術屬于集中控制，該控制方法可以提供更好的電能質量并使分布式發電效率最大化，但也帶來一些限制，比如高度依賴快速和可靠的通信系統，通過引入通信電路和中央控制器等導致的系統可靠性降低。現有的無互聯線控制技術主要是下垂特性調整法，該控制方法使得基于下垂特性的負載得以有效均衡，然而，傳統的下垂特性高度依賴直流電網和負載間的線路參數，當遇到直流電網擾動時，將無法通過傳統的下垂控制器獲取精確的功率分配。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對下垂特性在直流電網運用中存在的功率分配準確性及穩定性問題，提供一種基于下垂特性的船用直流發電設備功率分配方法，其可以在無嚴重依賴通信的分散控制條件下實現功率準確分配，使系統具有良好的冗余性和可擴展性。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：

一種基于下垂特性的船用直流發電設備功率分配方法，所有的發電設備均并聯到直流母線上；所述的基于下垂特性的船用直流發電設備功率分配方法包括以下步驟：

電能管理系統將每臺發電設備需要調整的功率量，以電壓ΔU的形式分別發送給各臺發電設備；

各發電設備將發電設備空載輸出給定電壓VREF減去接收到的ΔU，得到空載給定電壓；所有發電設備的VREF均相等；

各發電設備根據所采集到的自身的實際輸出電流以及直流母線電壓計算出發電設備實際輸出功率，將所述空載給定電壓減去發電設備實際輸出功率和下垂系數的乘積，得到直流電壓給定值；

各發電設備將所述直流電壓給定值減去所采集到的直流母線電壓，將直流電壓給定值與直流母線電壓的差值經過PI調節后得到輸出功率的給定值；

各發電設備的發電控制單元根據所述輸出功率的給定值對發電設備的輸出功率進行控制，使發電設備的實際輸出功率等于輸出功率的給定值。

采用上述技術方案后，本發明至少具有以下優點和特點：

1、本發明以各臺發電設備獨立的下垂特性控制為主，電能管理系統功率分配為輔，可以精確地實現各發電設備間功率的合理分配。本發明還可以在電能管理系統出現故障或調節速度不夠時，實現系統對擾動的自適應性，并且實現方式簡單；