[发明专利]一种混合动力船舶的双向DC-DC控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种混合动力船舶多能源转换与控制方法，尤其涉及一种混合动力船舶的DC-DC(直流-直流)转换控制方法。

背景技术

随着全球经济的持续发展，海洋污染已成为当今世界威胁人类生存环境的问题之一, 船舶污染在海洋环境污染中占有相当大的比例。对于船舶引起的污染，国际海事组织（IMO）以及越来越多的国家和地区正积极采取各种有效措施以减少船舶排气对大气的污染。混合动力船舶电力推进技术为船舶从传统的柴油机推动过渡到纯绿色推进提供可行性方案，其兼有柴电电力推进系统和纯电力推进系统船舶的优点，相比于柴电电力推进系统，可根据负荷不同，选择推进系统模式，保证了所有工况下的燃油经济性，冗余性好；相比于纯电力推进系统，初期投入成本低；续航能力强，是二者的完美结合。

双向DC-DC转换器是混合动力船舶电力推进系统中的关键装置，其控制储能器件（船用锂电池）的充放电状态以及充放电的电流大小，可以使混合动力船舶的能量分配更合理。然而，国内目前还没有准对混合动力船舶电力推进系统中的双向DC-DC转换器的控制方法。

发明内容

针对上述现状与相关技术存在的问题，本发明提供一种混合动力船舶的双向DC-DC控制方法，通过该方法可以实现双向DC-DC变换器对船用锂电池的充放电状态的控制以及充放电的电流大小控制，可以使混合动力船舶的能量分配更合理。

为了实现上述目的，本混合动力船舶的双向DC-DC控制方法，其特征在于混合动力船舶由两种能源提供能量，分别为柴油发电机组和锂电池。系统工况分为：

（1）柴油发电机组停止工作，锂电池供电，驱动电机电动状态，双向DC-DC转换器根据控制器输出的功率估计值使得锂电池放电，从而给驱动电机供电（模式1）；驱动电机制动状态，双向DC-DC转换器根据控制器输出的功率估计值使锂电池充电，锂电池吸收制动能量（模式2）；

（2）柴油发电机组供电，锂电池停止工作，驱动电机电动状态，驱动电机由柴油发电机组经AC-DC（交流-直流）整流单元整流后供电，驱动电机制动时，驱动电机的制动电能由制动电阻消耗（模式0）。

（3）柴油发电机组和锂电池同时工作，柴油发电机组运行于额定功率附近的最佳工作点，系统功率平衡方程为：P_L=P_G+P_B，其中P_L为驱动电机负荷功率，P_G为发电机输出功率，P_B为锂电池输出功率。当 P_L≤P_G，P_B为负，电池处于充电状态；当 P_L＞P_G，P_B为正，电池处于放电状态。此时双向DC-DC转换器在模式0、模式1和模式2之间无缝切换。

（4）只有锂电池供电，无论驱动电机处于何种状态，双向DC-DC转换器处于直通状态（不接受外部信号的控制）（模式3）；

双向DC-DC转换器控制策略，在工作模式切换时，由控制器向双向DC-DC转换器发送需求功率的命令，使其实时调整输出功率；在混合动力系统运行时，双向DC-DC转换器由直流母线电压来限制其输出电压。

双向DC-DC转换器控制器既有RS485接口，有又模拟量及开关量输出接口，由PLC来实现控制双向DC-DC转换器工作模式的切换。

附图说明

图1 是本发明的混合动力船舶能源混合结构图；

图2 是本发明双向DC-DC在模式0时流程图；

图3 是本发明双向DC-DC在模式1时流程图；

图4 是本发明双向DC-DC在模式2时流程图；

图5 是本发明双向DC-DC在模式3时流程图。

具体实施方式

实施例1

本发明的目的在于提供一种混合动力船舶的DC-DC (直流-直流)转换方法，包括以下步骤：

柴油发电机组在线状态就是AC-DC整流单元投入运行，而锂电池在线状态就表示DC-DC转换器投入运行。