[發明專利]純電池動力船舶綜合電力系統直流母線電壓鎮定控制方法

有效

• 申請號: 202110646422.6
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113258553B
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 胡祺;馬偉明;馬凡;付立軍;紀鋒;張彥;吳優;熊又星
• 申請（專利權）人: 湖北東湖實驗室
• 主分類號: H02J1/00
• 分類號: H02J1/00;H02M3/156
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 劉琳

本發明公開了純電池動力船舶綜合電力系統直流母線電壓鎮定控制方法，包括步驟：1）將電池接入DC/DC變流器，接入輔助控制環路檢測直流母線電容上的電流值；2）采用一階慣性環節對直流母線電容上的電流值進行調理；3）將調流后的直流母線電容電流作用于DC/DC變流器的PI控制輸入端。本發明通過給電池接入DC/DC變流器的電壓控制器中引入輔助控制環路，增大直流母線電壓振蕩的阻尼，有效解決功率源負載作用下純電池動力船舶綜合電力系統直流母線電壓潛在失穩風險。本發明通過調節輔助控制環路中一階慣性環節的比例系數k，可方便實現附加阻尼分量的自由調節。

技術領域

本發明涉及微電網安全運行技術領域，具體地指一種純電池動力船舶綜合電力系統直流母線電壓鎮定控制方法。

背景技術

為加大船舶節能減排力度，促進綠色航運發展，采用“油改電”的新能源船舶已成為新建船舶發展趨勢。純電池動力綜合電力系統為新能源船舶的典型動力系統架構，其特征是：采用電池取代傳統柴油機，將傳統船舶中相互獨立的機械推進系統和電力系統合二為一，以電能的形式統一為電力推進和日用設備等供電。

純電池動力綜合電力系統中，電池作為系統的電源，其一般通過DC/DC變換器給直流母線供電，直流母線的恒壓控制由DC/DC變換器的電壓控制實現。由推進變頻器和推進電機構成的推進負載作為系統的主要負載，其不對直流母線電壓進行控制，只是依托直流母線電壓，通過推進變頻器實現變頻變壓的電能變換，從而驅動推進電機旋轉運動，給船舶航行提供動力。從直流母線電壓端口看向推進負載，其具有功率源運行特性，擾動下功率源表現為負電阻，給直流母線電壓的動態引入負阻尼。若DC/DC變換器對直流母線電壓的鎮定控制不能抑制推進負載的功率源運行特性引入的負阻尼，直流母線電壓將會存在失穩風險，給純電池動力船舶綜合電力系統的安全穩定運行帶來嚴峻挑戰。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，而提出一種純電池動力船舶綜合電力系統直流母線電壓鎮定控制方法，其目的在于通過給電池接入DC/DC變流器的電壓控制器中引入輔助控制環路，增大直流母線電壓振蕩的阻尼，解決功率源負載作用下純電池動力船舶綜合電力系統直流母線電壓潛在失穩風險，增強系統運行安全穩定性。

為實現上述目的，本發明所設計的純電池動力船舶綜合電力系統直流母線電壓鎮定控制方法，其特殊之處在于，所述方法包括如下步驟：

1）將電池接入DC/DC變流器，接入輔助控制環路檢測直流母線電容上的電流值；

2）采用一階慣性環節對直流母線電容上的電流值進行調理；

3）將調流后的直流母線電容電流作用于DC/DC變流器的PI控制輸入端。

優選地，所述步驟1）中輔助控制環路的表達式為：

（1）

式中，f₁為輔助控制環路的輸出，T和k分別為一階慣性環節的時間常數和比例放大系數，s代表拉普拉斯算子，I_c為電池接入DC/DC變流器直流母線電容上的電流。

優選地，所述步驟3）的控制邏輯的表達式為：

（2）