[发明专利]分散式船舶中压直流综合电力控制系统

说明书

技术领域

本发明属于船舶直流微网技术领域，尤其涉及一种分散式船舶中压直流综合电力控制系统。

背景技术

中压直流综合电力系统是一类新型的船舶电力系统，该系统以燃气轮机或柴油机为原动机，带动同步发电机发电，经整流单元整流后输出直流电，经直流母线为分布在船舶各处的电力负载供电。其中，电力负载包括推进电机及由电力电子变换器供电的船舶日用负载，在一定频宽范围内呈现恒功率特性，即恒功率负载。

对于这类船舶综合电力系统而言，向各直流发电单元合理分配电力负荷及克服恒功率负载负阻抗带来的系统稳定性问题是该技术领域内亟需解决的问题。

如图1所示，现有的中压直流综合电力控制系统通常采用集中式控制结构，由中央控制器根据用电负载的功率需求和各个直流发电单元的状态信息，指定各个直流发电单元的发出功率。因此，需要在中央控制器与各个直流发电单元之间设置高带宽通信设备。高带宽通信设备增加了控制系统的复杂度，降低了控制系统的可靠性。

发明内容

针对现有的集中式中压直流综合电力控制系统可靠性较低的问题，本发明提出一种分散式船舶中压直流综合电力控制系统，省去了中央控制器和通信设备，提高了船舶中压直流综合电力控制系统的可靠性。

本发明提出的分散式船舶中压直流综合电力控制系统，包括至少一个直流发电子系统；每个该直流发电子系统连接在直流母线上，向该直流母线提供电能；该直流母线上并联连接有至少一个用电负载；在稳态条件下，直流发电系统向该直流母线提供的发电功率之和等于用电负载从该直流母线获取的负载功率之和；每个该直流发电子系统包括直流发电单元和本地控制器；该本地控制器与该直流发电单元连接，用于根据预先设定的直流母线电压V_ref，生成电压控制指令；该直流发电单元用于根据该电压控制指令，调节向该直流母线输出的发电电压V，使得该发电电压V等于该预先设定的直流母线电压V_ref。

进一步地，本发明提出的分散式船舶中压直流综合电力控制系统，包括第一直流发电子系统；该第一直流发电子系统包括第一直流发电单元、第一本地控制器、及滤波电路；该第一直流发电单元通过该滤波电路与该直流母线连接，该第一直流发电单元向该滤波电路输出电源电压E，向该滤波电路输出电流I；该第一本地控制器包括下垂控制器、干扰观测器和滑模控制器；该干扰观测器分别与该下垂控制器和该滑模控制器连接，用于根据获取的该发电电压V、该电源电压E及该滑模控制器生成的电压控制值u，生成该第一直流发电单元向该直流母线提供的发电功率P_L的估计值并将该估计值发送给该下垂控制器和该滑模控制器；该下垂控制器还与该滑模控制器连接，用于接收该估计值并根据该估计值该预先设定的直流母线电压V_ref、及获取的该发电电压V，生成给定电压设定值并将该给定电压设定值发送给该滑模控制器；该滑模控制器还与该第一直流发电单元连接，用于接收该估计值和该给定电压设定值并根据获取的该电流I、获取的该发电电压V、该估计值和该给定电压设定值生成电压控制值u，并将该电压控制值u发送给该第一直流发电单元和该干扰观测器；该第一直流发电单元用于根据该电压控制值u，调节输出的该电源电压E；该滤波电路用于将调节后的该电源电压E直流滤波后，向该直流母线输出该发电电压V。

进一步地，本发明提出的本发明提出的分散式船舶中压直流综合电力控制系统，该第一直流发电单元包括正极与负极；该滤波电路包括电感L_f、电阻R_f和电容C；该电阻R_f与该第一直流发电单元的正极连接，该电感L_f与该电阻R_f串联；该电容C与该电感L_f和该直流发电单元的负极连接；该电容C还与该直流母线连接。

进一步地，本发明提出的分散式船舶中压直流综合电力控制系统，该下垂控制器根据第一公式生成该给定电压设定值该第一公式为：

其中R_D为下垂系数。

进一步地，本发明提出的分散式船舶中压直流综合电力控制系统，该第一直流发电单元和该滤波电路组成发电装置，该发电装置的状态方程为第二公式，该第二公式为：

进一步地，本发明提出的分散式船舶中压直流综合电力控制系统，该发电装置和该第一本地控制器组成该第一直流发电子系统；该第一直流发电子系统的状态方程为第三公式和第四公式，该第三公式为：

其中u为该滑模控制器生成的该电压控制值；