[发明专利]一种船舶再生制动能量的控制系统及其控制方法

说明书

本发明提供了一种船舶再生制动能量的控制系统，其特征在于：包括能量分配模块、供配电检测模块、超级电容器、第一双向DC/DC变换器、蓄电池、第二双向DC/DC变换器和直流母线。本发明还提供一种船舶再生制动能量控制系统的控制方法，其特征在于：当船舶制动时，能量分配模块能根据超级电容器和蓄电池当前的剩余荷电量来对再生制动能量的功率进行分配，并根据分配后的蓄电池吸收能量的功率P_bat和电容器吸收能量的功率P_sc，控制2个双向DC/DC变换器将再生制动能量的低频分量和高频分量分别传输给蓄电池和超级电容器进行吸收储存。采用本发明所述的控制系统及方法来对船舶再生制动能量进行吸收利用，能源利用充分，减少能源浪费，节约船舶运营成本。

技术领域

本发明涉及交通运输电气工程技术领域，特别是一种船舶再生制动能量的控制系统及其控制方法。

背景技术

蓄电池具有能量密度高的优点，但其缺点是功率密度较低；而超级电容器具有功率密度大、效率高的优点，但同时也存在着能量密度低的缺点。目前在内河中，小型船舶的供电系统中通常将这两者优势互补结合成一个混合储能系统，较常采用以蓄电池和超级电容器混合储能作为主电源，以柴油发电机组作为辅助电源的船舶电力推进系统。

船舶在长期正常运行中，推进电动机功率需求不大，这时仅蓄电池工作即能满足船舶长期正常运行的需求；在船舶加速行进过程中，推进电动机功率需求较大，这时需要超级电容器和蓄电池同时工作，两者同时释放能量以满足船舶加速过程中的高功率需求；而在船舶制动过程中，推进电动机工作于发电状态，此时双向逆变器工作于整流状态将推进电机的交流电整流成为直流后送至直流母线。在该阶段制动功率较大，此时超级电容器和蓄电池同时工作，吸收并存储再生制动能量，以实现节能减耗，降低运营成本的目的。

目前，通常采用低通滤波器、小波包及EMD等分解方式，对船舶制动时产生的再生制动能量进行分解，并分别利用超级电容器和蓄电池来吸收及存储。其中低通滤波器是最常用的方式，它将再生制动能量分解为高频分量和低频分量分别给超级电容器和蓄电池吸收存储。然而，低通滤波器的截止频率是一个固定值，低通滤波器通常都是按这个固定的截止频率对再生制动能量进行分解，并没有考虑超级电容器及蓄电池的剩余荷电量等情况，往往造成能量浪费。例如：船舶正常运行时间较长，主要由蓄电池提供动能，导致蓄电池剩余荷电量较少，而超级电容器剩余荷电量较多，当船舶制动产生再生制动能量时，如果低通滤波器按上述方式对再生制动能量进行分解，往往会造成分配给蓄电池的低频分量不足，蓄电池将分配的低频分量吸收完后还有剩余的储能空间，而分配给超级电容器组的高频分量过多，超级电容器组无法完全吸收，剩余的高频分量只能通过制动电阻发热而白白消耗浪费掉。

发明内容

针对背景技术的问题，本发明提供一种船舶再生制动能量的控制系统，还提供一种针对上述控制系统的控制方法，以解决现有技术中由于对船舶再生制动能量的利用不充分，导致能源浪费、运营成本较高的问题。

本发明提供一种船舶再生制动能量的控制系统，其创新点在于：所述控制系统包括能量分配模块、供配电检测模块、超级电容器、第一双向DC/DC变换器、蓄电池、第二双向DC/DC变换器和直流母线；所述第一双向DC/DC变换器和所述第二双向DC/DC变换器均与所述直流母线连接；所述超级电容器与第一双向DC/DC变换器连接；所述蓄电池与第二双向DC/DC变换器连接；所述供配电检测模块、超级电容器和蓄电池均与所述能量分配模块连接；所述第一双向DC/DC变换器的输入控制端和第二双向DC/DC变换器的输入控制端均与所述能量分配模块连接；

所述第一双向DC/DC变换器用于实现超级电容器与直流母线之间能量的双向流动；

所述第二双向DC/DC变换器用于实现蓄电池与直流母线之间能量的双向流动；

所述供配电检测模块能获取船舶的工作状态信号及船舶制动产生的再生制动能量信号，并能将所述船舶工作状态信号和所述再生制动能量信号传输给能量分配模块；