分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統技術方案

本發明專利技術屬于船舶中壓直流綜合電力推進技術領域，尤其涉及一種分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統。本發明專利技術提出的分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統，包括至少一個直流發電子系統；每個該直流發電子系統包括一個直流發電單元和一個本地控制器；該本地控制器與該直流發電單元連接，用于根據預先設定的直流母線電壓Vref，生成電壓控制指令；該直流發電單元用于根據該電壓控制指令，調節向該直流母線輸出的發電電壓V，使得該發電電壓V等于該預先設定的直流母線電壓Vref。本發明專利技術提出的分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統分別將單個直流發電單元作為控制對象，在保證系統穩定性的前提下，省去了中央控制器和通信設備，提高了船舶中壓直流綜合電力控制系統的可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于船舶直流微網
，尤其涉及一種分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統。
技術介紹
中壓直流綜合電力系統是一類新型的船舶電力系統，該系統以燃氣輪機或柴油機為原動機，帶動同步發電機發電，經整流單元整流后輸出直流電，經直流母線為分布在船舶各處的電力負載供電。其中，電力負載包括推進電機及由電力電子變換器供電的船舶日用負載，在一定頻寬范圍內呈現恒功率特性，即恒功率負載。對于這類船舶綜合電力系統而言，向各直流發電單元合理分配電力負荷及克服恒功率負載負阻抗帶來的系統穩定性問題是該
內亟需解決的問題。如圖1所示，現有的中壓直流綜合電力控制系統通常采用集中式控制結構，由中央控制器根據用電負載的功率需求和各個直流發電單元的狀態信息，指定各個直流發電單元的發出功率。因此，需要在中央控制器與各個直流發電單元之間設置高帶寬通信設備。高帶寬通信設備增加了控制系統的復雜度，降低了控制系統的可靠性。
技術實現思路
針對現有的集中式中壓直流綜合電力控制系統可靠性較低的問題，本專利技術提出一種分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統，省去了中央控制器和通信設備，提高了船舶中壓直流綜合電力控制系統的可靠性。本專利技術提出的分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統，包括至少一個直流發電子系統；每個該直流發電子系統連接在直流母線上，向該直流母線提供電能；該直流母線上并聯連接有至少一個用電負載；在穩態條件下，直流發電系統向該直流母線提供的發電功率之和等于用電負載從該直流母線獲取的負載功率之和；每個該直流發電子系統包括直流發電單元和本地控制器；該本地控制器與該直流發電單元連接，用于根據預先設定的直流母線電壓Vref，生成電壓控制指令；該直流發電單元用于根據該電壓控制指令，調節向該直流母線輸出的發電電壓V，使得該發電電壓V等于該預先設定的直流母線電壓Vref。進一步地，本專利技術提出的分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統，包括第一直流發電子系統；該第一直流發電子系統包括第一直流發電單元、第一本地控制器、及濾波電路；該第一直流發電單元通過該濾波電路與該直流母線連接，該第一直流發電單元向該濾波電路輸出電源電壓E，向該濾波電路輸出電流I；該第一本地控制器包括下垂控制器、干擾觀測器和滑模控制器；該干擾觀測器分別與該下垂控制器和該滑模控制器連接，用于根據獲取的該發電電壓V、該電源電壓E及該滑模控制器生成的電壓控制值u，生成該第一直流發電單元向該直流母線提供的發電功率PL的估計值并將該估計值發送給該下垂控制器和該滑模控制器；該下垂控制器還與該滑模控制器連接，用于接收該估計值并根據該估計值該預先設定的直流母線電壓Vref、及獲取的該發電電壓V，生成給定電壓設定值并將該給定電壓設定值發送給該滑模控制器；該滑模控制器還與該第一直流發電單元連接，用于接收該估計值和該給定電壓設定值并根據獲取的該電流I、獲取的該發電電壓V、該估計值和該給定電壓設定值生成電壓控制值u，并將該電壓控制值u發送給該第一直流發電單元和該干擾觀測器；該第一直流發電單元用于根據該電壓控制值u，調節輸出的該電源電壓E；該濾波電路用于將調節后的該電源電壓E直流濾波后，向該直流母線輸出該發電電壓V。進一步地，本專利技術提出的本專利技術提出的分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統，該第一直流發電單元包括正極與負極；該濾波電路包括電感Lf、電阻Rf和電容C；該電阻Rf與該第一直流發電單元的正極連接，該電感Lf與該電阻Rf串聯；該電容C與該電感Lf和該直流發電單元的負極連接；該電容C還與該直流母線連接。進一步地，本專利技術提出的分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統，該下垂控制器根據第一公式生成該給定電壓設定值該第一公式為：其中RD為下垂系數。進一步地，本專利技術提出的分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統，該第一直流發電單元和該濾波電路組成發電裝置，該發電裝置的狀態方程為第二公式，該第二公式為： d V d t = 1 C I - P L C V d I d t = - R f L f I - 1 L f V + E L f . ]]>進一步地，本專利技術提出的分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統，該發電裝置和該第一本地控制器組成該第一直流發電子系統；該第一直流發電子系統的狀態方程為第三公式和第四公式，該第三公式為：其中u為該滑模控制器生成的該電壓控制值；該第四公式為：其中，d(t)為負載功率PL及干擾的綜合項。進一步地，本專利技術提出本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統，其特征在于，包括至少一個直流發電子系統；每個所述直流發電子系統分別連接在直流母線上，向所述直流母線提供發電功率；所述直流母線上并聯連接有至少一個用電負載；在穩態條件下，所述至少一個直流發電子系統向所述直流母線提供的發電功率之和等于所述至少一個用電負載從所述直流母線獲取的負載功率之和；每個所述直流發電子系統包括直流發電單元和本地控制器；所述本地控制器與所述直流發電單元連接，用于根據預先設定的直流母線電壓Vref，生成電壓控制指令；所述直流發電單元用于根據所述電壓控制指令，調節向所述直流母線輸出的發電電壓V，使得所述發電電壓V等于所述預先設定的直流母線電壓Vref。

【技術特征摘要】
1.一種分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統，其特征在于，包括至少一個直流發電子系統；每個所述直流發電子系統分別連接在直流母線上，向所述直流母線提供發電功率；所述直流母線上并聯連接有至少一個用電負載；在穩態條件下，所述至少一個直流發電子系統向所述直流母線提供的發電功率之和等于所述至少一個用電負載從所述直流母線獲取的負載功率之和；每個所述直流發電子系統包括直流發電單元和本地控制器；所述本地控制器與所述直流發電單元連接，用于根據預先設定的直流母線電壓Vref，生成電壓控制指令；所述直流發電單元用于根據所述電壓控制指令，調節向所述直流母線輸出的發電電壓V，使得所述發電電壓V等于所述預先設定的直流母線電壓Vref。2.根據權利要求1所述的分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統，其特征在于，包括第一直流發電子系統；所述第一直流發電子系統包括第一直流發電單元、第一本地控制器、及濾波電路；所述第一直流發電單元通過所述濾波電路與所述直流母線連接，所述第一直流發電單元向所述濾波電路輸出電源電壓E，向所述濾波電路輸出電流I；所述第一本地控制器包括下垂控制器、干擾觀測器和滑模控制器；所述干擾觀測器分別與所述下垂控制器和所述滑模控制器連接，用于根據獲取的所述發電電壓V、所述電源電壓E、及滑模控制器的控制輸出u，生成所述第一直流發電單元向所述直流母線提供的發電功率PL的估計值并將所述估計值發送給所述下垂控制器和所述滑模控制器；所述下垂控制器還與所述滑模控制器連接，用于接收所述估計值并根據所述估計值所述預先設定的直流母線電壓Vref、及獲取的所述發電電壓V，生成給定電壓設定值并將所述給定電壓設定值發送給所述滑模控制器；所述滑模控制器還與所述第一直流發電單元連接，用于接收所述估計值及所述給定電壓設定值并根據獲取的所述電流I、獲取的所述發電電壓V、所述估計值和所述給定電壓設定值生成電壓控制值u，并將所述電壓控制值u發送給所述第一直流發電單元和所述干擾觀測器；所述第一直流發電單元用于根據所述電壓控制值u，調節輸出的所述電源電壓E；所述濾波電路用于將調節后的所述電源電壓E直流濾波后，向所述直流母線輸出所述發電電壓V。3.根據權利要求2所述的分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統，其特征在于，所述第一直流發電單元包括正極與負極；所述濾波電路包括電感Lf、電阻Rf和電容C；所述電阻Rf與所述第一直流發電單元的正極連接，所述電感Lf與所述電阻Rf串聯；所述電容C與所述電感Lf和所述直流發電單元的負極連接；所述電容C還與所述直流母線連接。4.根據權利要求2所述的分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統，其特征在于，所述下垂控制器根據第一公式生成所述給定電壓設定值所述第一公式為：其中RD為虛擬輸出電阻。5.根據權利要求3所述的分散式船舶中壓直流綜合電力控制系統，其特征在于，所述第一直流發電單元和所述濾波電路組成發電裝置，所述發電裝置的狀態方程為第二公式，所述第二公式為： d V d t = 1 C I - P L C V d I d t = - R f L f ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉勝，蘇鵬，張蘭勇，李冰，劉洪丹，
申請(專利權)人：哈爾濱工程大學，
類型：發明
國別省市：黑龍江;23