[發明專利]一種混合動力船充放電控制裝置及方法

在審

• 申請號: 201711408464.6
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108032983A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 陳卓;張澤宇;周興;龍飛
• 申請（專利權）人: 武漢船用電力推進裝置研究所（中國船舶重工集團公司第七一二研究所）
• 主分類號: B63H21/20
• 分類號: B63H21/20;B63H21/21
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙) 42221
• 代理人: 劉念濤;宋國榮

本發明公開了一種混合動力船充放電控制裝置，由柴油發電機組、可控整流裝置、蓄電池組、推進變頻器和推進電機組成；還公開了其控制方法；本發明所采用的充放電控制策略可實現柴油發電機組和蓄電池組深度混合供電，無需額外配置充電機即可在船舶運行時實現對蓄電池組的充放電控制，而且能夠在船舶運行過程中根據柴油發電機組的富余功率大小對蓄電池組的充放電進行控制。

技術領域

本發明屬于船舶電氣控制領域，具體涉及一種混合動力船充放電控制裝置及方法，適用于柴油發電機組和蓄電池組混合供電的電力推進船舶控制。

背景技術

目前，混合動力船型式越來越多，采用柴油發電機組和蓄電池組混合供電的電力推進船舶常規的做法是柴油發電機組和蓄電池組獨立工作，當蓄電池組電量低時由柴油機軸帶發電機發電，然后通過充電機充電或者直接由岸上充電機充電。

這種充放電控制策略，在柴油發電機組與蓄電池組深度混合供電的同時需額外配置充電機，否則無法在船舶運行時實現對蓄電池組的充放電控制，導致柴油發電機組無法運行在最佳燃油消耗點附近，無法達到節油、環保的目的。

發明內容

本發明的目的之一在于改進現有柴油發電機組和蓄電池組混合動力船的供電方式，提供一種混合動力船充放電控制裝置，以實現柴油發電機組與蓄電池組深度混合供電的同時無需專門配置充電機即可給蓄電池組充電，同時使柴油發電機組盡量運行在最佳燃油消耗點附近，實現節油、環保。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種混合動力船充放電控制裝置，包括驅動螺旋槳的推進電機、DC母線以及與DC母線連接的蓄電池組，還包括與DC母線連接的可控整流裝置，用于控制DC母線電壓和對DC母線限幅，實現對蓄電池組的充放電控制；還與可控整流裝置連接的柴油發電機組以及連接在推進電機和DC母線之間的推進變頻器。

本發明的目的之二在于提供一種基于上述充放電控制裝置的控制方法，步驟為：

a），由柴油發電機組富余功率確定蓄電池組的充放電功率：當柴油發電機組的負功率小于最佳油耗功率時，將多余的功率用于給蓄電池組充電；當柴油發電機組的功率大于最佳油耗功率時，蓄電池組開始放電，由蓄電池組提供超出部分的功率；

b），確定蓄電池組的充放電電流給定值：將柴油發電機組的最佳油耗功率與實際負荷功率的差值除以當前DC母線電壓即為蓄電池組的充放電電流給定值；

c），確定可控整流裝置的直流電壓給定值：蓄電池組的充放電電流給定值經限幅后（避免過流），加上蓄電池組的實際充放電電流，經過PI調節器，輸出即為可控整流裝置的直流電壓給定值；

d），對可控整流裝置的直流電壓給定值作限幅處理，避免電壓給定值超出蓄電池組運行電壓范圍。

進一步，當柴油發電機組實際功率小于85%負荷率對應功率時，其差值為正，除以DC母線電壓得到可用的充電電流，與此時蓄電池組電流相加，若此時蓄電池組處于充電狀態，則相加后充電電流給定增加，經過PI調節器后得到可控整流裝置的直流電壓給定，給定電壓升高，充電電流增加；若此時蓄電池組處于放電狀態，則相加后電流給定仍增加，經過PI調節器后得到可控整流裝置的直流電壓給定，給定電壓升高，此時蓄電池組放電電流減小或者開始處于充電狀態。

進一步，當柴油發電機組實際功率大于85%負荷率對應功率時，其差值為負，除以DC母線電壓得到蓄電池需提供的放電電流，與此時蓄電池組電流相加，若此時蓄電池組處于充電狀態，則相加后充電電流給定減小，經過PI調節器后得到可控整流裝置的直流電壓給定，給定電壓降低，充電電流減小或者開始放電；若此時蓄電池組處于放電狀態，則相加后電流給定減小，經過PI調節器后得到可控整流裝置的直流電壓給定，給定電壓降低，此時蓄電池組放電電流增加。

本發明的有益效果是：本充放電控制系統結構簡單，可實現柴油發電機組和蓄電池組并聯運行且無需單獨配置充電機即可在船舶運行時給蓄電池充電，同時實現環保、節油。