一种船电系统防直流母线崩溃方法以及船电系统与流程

1.本公开实施例涉及船电力统技术领域，尤其涉及一种船电系统以及船电系统防母线崩溃方法。

背景技术：

2.现有技术中，船舶电力系统包括主控制器、多个直流组网驱动器、多个负载驱动器以及母线，多个直流组网驱动器与多个负载驱动器通过母线连接。其中，每一直流组网驱动器均包括蓄电池充放电直流源和发电机交直变换器，每一负载驱动器包括逆变电源和变频驱动器等。多个直流组网驱动器的稳定性决定了整个船舶电力系统的稳定性，其中的某个单元或者多个单元发生故障停机会导致多个直流组网驱动器的输出能力降低，而多个直流组网驱动器输出能力的降低会导致母线上的电流和电压发生剧烈波动，从而造成母线崩溃。为了解决上述问题，现有技术中通常使用主控制器实时收集各个单元的工作状态并根据各个单元的工作状态来实现能量调度，但是这种调度方式较慢，无法快速应对单元故障停机造成的母线崩溃问题。

技术实现要素：

3.本公开实施例提供一种船电系统防母线崩溃方法，至少有利于解决现有技术中船电系统无法快速应对单元故障停机造成的母线崩溃问题。
4.一方面，本公开实施例提供一种船电系统防母线崩溃方法，包括：
5.在采样时刻ti检测所述直流组网驱动器是否处于过载态。
6.若是，则获取所述直流组网驱动器的额定电流ie以及采样时刻ti所述直流组网驱动器的输出电流i(ti)。
7.根据所述直流组网驱动器的额定电流ie以及采样时刻ti所述直流组网驱动器的输出电流i(ti)，得到所述直流组网驱动器的过载系数k(ti)。
8.根据所述直流组网驱动器的过载系数k(ti)以及所述直流组网驱动器的过载时间tn，得到所述直流组网驱动器的累计过载量p
sum
。
9.根据所述直流组网驱动器的累计过载量p
sum
以及过载降额系数p
th
，调整ti时刻所述直流组网驱动器的输出电流限制量i(ti)。
10.其中，i＝0，1，2，...，i，i为正整数。
11.根据本公开一些实施例，所述根据所述直流组网驱动器的额定电流以及采样时刻所述直流组网驱动器的输出电流，得到所述直流组网驱动器的过载系数具体包括：
12.根据采样时刻ti所述直流组网驱动器对应的输出电流i(ti)以及额定电流ie，计算所述直流驱动器的过载系数k(ti)，k(ti)＝i(ti)-ie。
13.根据本公开一些实施例，所述直流组网驱动器的累计过载量由下式计算得到：
[0014][0015]
根据本公开一些实施例，其特征在于，所述ti时刻所述直流组网驱动器的输出电
流限制量i(ti)由下式计算得到：
[0016][0017]
根据本公开一些实施例，t
i+1-ti＝1ms。
[0018]
根据本公开一些实施例，在所述调整所述直流组网驱动器的输出电流之后，所述方法还包括：
[0019]
获取所述负载驱动器的直流母线电压v(ti)，将所述负载驱动器的直流母线电压v(ti)与所述负载驱动器正常最小直流母线电压v
min
比较。
[0020]
若所述负载驱动器的直流母线电压v(ti)小于所述负载驱动器的正常最小直流母线电压v
min
，则根据所述负载驱动器的直流母线电压电压v(ti)、所述负载驱动器的正常最小直流母线电压v
min
以及所述负载驱动器的额定输出电压ve，调整所述负载驱动器的输出电压。
[0021]
根据本公开一些实施例，所述调整所述负载驱动器的输出电压包括：
[0022]
所述调整后的所述负载驱动器的输出电压由下式计算得到：
[0023][0024]
其中，v
out
表示调整后所述负载驱动器的输出电压，v
min
表示所述负载驱动器的正常最小直流母线电压，ve表示所述负载驱动器的额定输出电压，k为输出降额系数。
[0025]
根据本公开一些实施例，所述方法还包括：
[0026]
在v
out
调整至1/2ve的情况下，检测所述负载驱动器是否还处于过载态，若是，则所述负载驱动器故障停机。
[0027]
另一方面，本公开实施例提供一种船电系统，包括多个直流组网驱动器，母线以及多个负载驱动器，多个所述直流组网驱动器和多个所述负载驱动器通过所述母线连接；
[0028]
所述直流组网驱动器用于：
[0029]
在采样时刻ti检测所述直流组网驱动器是否处于过载态；
[0030]
若是，则获取所述直流组网驱动器的额定电流ie以及采样时刻ti所述直流组网驱动器的输出电流i(ti)；
[0031]
根据所述直流组网驱动器的额定电流ie以及采样时刻ti所述直流组网驱动器的输出电流i(ti)，得到所述直流组网驱动器的过载系数k(ti)；
[0032]
根据所述直流组网驱动器的过载系数k(ti)以及所述直流组网驱动器的过载时间tn，得到所述直流组网驱动器的累计过载量p
sum
；
[0033]
根据所述直流组网驱动器的累计过载量p
sum
以及过载降额系数p
th
，调整ti时刻所述直流组网驱动器的输出电流限制量i(ti)；
[0034]
其中，i＝0，1，2，...，i，i为正整数。
[0035]
根据本公开的一些实施例，所述负载驱动器用于：
[0036]
获取所述负载驱动器的直流母线电压v(ti)，将所述负载驱动器的直流母线电压v(ti)与所述负载驱动器正常最小直流母线电压v
min
比较；
[0037]
若所述负载驱动器的直流母线电压v(ti)小于所述负载驱动器的正常最小直流母
线电压v
min
，则根据所述负载驱动器的直流母线电压v(ti)、所述负载驱动器的正常最小直流母线电压v
min
以及所述负载驱动器的额定输出电压ve，调整所述负载驱动器的输出电压。
[0038]
与现有技术相比，本公开实施例提供的技术方案至少具有以下优点，当n个直流组网驱动器中的某个或者多个直流组网驱动器出现故障停机或者输出能力减弱时，为了维持与n个直流组网驱动器连接的母线上的电流和电压稳定，剩余的直流组网驱动器中的一个或者多个需要提高输出电流，在采样时刻ti，若直流组网驱动器的输出电流i(ti)大于直流组网驱动器的额定电流ie，则直流组网驱动器工作在过载态。在此基础上，工作在过载态的直流组网驱动器通过平滑地减小输出电流限制量i(ti)，来减小直流组网驱动器的输出电流，即使直流组网驱动器的输出电流i(ti)在额定电流ie内，这样一来，即可以避免直流组网驱动器工作在过载态的时间过长，又可以避免母线上的电流和电压跌落过快造成的母线崩溃问题。
附图说明
[0039]
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制；为了更清楚地说明本公开实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]
图1为本公开实施例提供的一种船电系统防母线崩溃方法的流程示意图；
[0041]
图2为本公开实施例提供的另一种船电系统防母线崩溃方法的流程示意图；；
[0042]
图3为本公开实施例提供的一种船电系统的结构示意图。
具体实施方式
[0043]
为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术的各实施例进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本技术各实施例中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施例的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本技术的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
[0044]
相关技术中，船电系统通常通过主控制器实时地收集船舶电力系统中各个单元(例如直流组网驱动器或者负载驱动器)的工作状态，并根据各个单元的工作状态来实现能量调度。例如，在多个直流组网驱动器中的一个直流组网驱动器发生故障停机的情况下，主控制器通过检测各个单元的工作状态来检测到该直流组网驱动器故障或者已失效，接着通过控制其他直流组网驱动器或者负载驱动器来实现能量调度，但是这种通过主控制器实现能量调度方式通常较慢，无法快速应对单元故障停机造成的母线崩溃问题。
[0045]
为了解决上述问题，参考图1，本公开实施例提供一种船电系统防母线崩溃方法，包括以下步骤：
[0046]
s100、在采样时刻ti检测直流组网驱动器是否处于过载态，i＝0，1，2，...，i，i为正整数。
[0047]
需要说明的是，n个直流组网驱动器中的任一直流组网驱动器均可以在采样时刻ti检测对应的直流组网驱动器是否处于过载态。其中，过载态是指直流组网驱动器的输出功率大于额定功率的工作状态。当n个直流组网驱动器中的某个或者多个直流组网驱动器出现故障停机或者输出能力减弱时，为了维持负载驱动器正常工作，剩余的直流组网驱动器中的一个或者多个需要尽可能地提高输出功率来保证母线上的电流和电压，此时直流组网驱动器提供的输出功率大于额定功率，处于过载态。
[0048]
s200、若是，则获取直流组网驱动器的额定电流ie以及在采样时刻ti直流组网驱动器的输出电流i(ti)。
[0049]
额定电流ie是指直流组网驱动器在额定电压下，按照额定功率运行时的电流，通常在设计直流组网驱动器时确定，而输出电流i(ti)则在采样时刻ti获取。
[0050]
s300、根据直流组网驱动器的额定电流ie以及采样时刻ti直流组网驱动器的输出电流i(ti)，得到直流组网驱动器的过载系数k(ti)。
[0051]
过载系数k(ti)用于表示在采样时刻ti直流组网驱动器的过载程度。
[0052]
s400、根据直流组网驱动器的过载系数k(ti)以及直流组网驱动器的过载时间ti，得到直流组网驱动器的累计过载量p
sum
。
[0053]
在直流组网驱动器工作在过载的状态下，直流组网驱动器会以为过载发热，累计过载量p
sum
用于在过载时间ti内，直流组网驱动器因为过载而累计的热量。
[0054]
s500、根据直流组网驱动器的累计过载量p
sum
以及过载降额系数p
th
，调整ti时刻直流组网驱动器的输出电流限制量i(ti)。
[0055]
在此基础上，当n个直流组网驱动器中的某个或者多个直流组网驱动器出现故障停机或者输出能力减弱时，为了维持与n个直流组网驱动器连接的母线上的电流和电压稳定，剩余的直流组网驱动器中的一个或者多个需要提高输出电流，在采样时刻ti，若直流组网驱动器的输出电流i(ti)大于直流组网驱动器的额定电流ie，则直流组网驱动器工作在过载态。在此基础上，工作在过载态的直流组网驱动器通过平滑地减小输出电流限制量i(ti)，来减小直流组网驱动器的输出电流，即使直流组网驱动器的输出电流i(ti)在额定电流ie内，这样一来，即可以避免直流组网驱动器工作在过载态的时间过长，又可以避免母线上的电流和电压跌落过快造成的母线崩溃问题。
[0056]
在一些实施例中，根据所述直流组网驱动器的额定电流以及采样时刻所述直流组网驱动器的输出电流，得到所述直流组网驱动器的过载系数具体包括：
[0057]
根据采样时刻ti所述直流组网驱动器对应的输出电流i(ti)以及额定电流ie，计算所述直流驱动器的过载系数k(ti)，k(ti)＝i(ti)-ie。
[0058]
在一些实施例中，直流组网驱动器的累计过载量由下式计算得到：
[0059][0060]
在一些实施例中，t
i+1-ti＝1ms。
[0061]
需要说明的是，t
i+1-ti＝1ms表示直流组网驱动器的调整周期为1ms，即每隔1ms对直流组网驱动器的电流进行一次采样。
[0062]
在一些实施例中，ti时刻直流组网驱动器的输出电流限制量i(ti)由下式计算得到：
[0063][0064]
需要说明的是，i
max
表示直流组网驱动器的最大输出电流，限制了直流组网驱动器的输出能力，在正常工作状态下，直流组网驱动器的输出电流限制量等于i
max
。在直流组网驱动器工作在过载态的情况下，直流组网驱动器的电流大于额定电流，此时需要逐渐将输出电流限制量调整至额定电流，从而逐渐调整直流组网驱动器的输出电流至额定电流，使直流组网驱动器工作逐渐恢复至正常工作状态。
[0065]
示例的，对上述方法的工作过程进行说明。船电系统包括两台直流组网驱动器，两台直组网驱动器中的每一台的额定电流ie＝100a，最大输出电流i
max
＝200a，两台直流组网驱动器同时工作在额定电流ie下为负载驱动器供电，则两台直流组网驱动器中的输出电流为200a。在采样时刻t0，其中一台直流组网驱动器因为故障停机，为了保证母线上的电流和电压不会迅速跌落，另一台直流组网驱动器提供对应的最大输出电流200a。
[0066]
接着，为了使另一台直流组网驱动器的工作电流逐渐降低至对应的额定电流100a，需要对对应的输出电流限制量进行调整。此时，输出电流i(t0)＝200a。
[0067]
计算过载降额系数k(t0)＝i(t0)-ie＝100a。
[0068]
计算直流组网驱动器的累计过载量，p
sum
＝∑
i＝0
k(t0)＝100。
[0069]
接下来对直流组网驱动器的输出电流限制量进行调整，调整周期为1ms，t1时刻直流组网驱动器的输出电流限制量i(t1)由下式计算得到：
[0070]
其中，p
th
＝1000。
[0071]
在此基础上，直流组网驱动器需要在ti时刻将输出电流限制量调整至100a，根据计算得到，在输出电流限制量降低至100a时，p
sum
＝500。
[0072]
根据以及调整周期为1ms可以计算得到，大约在i＝30，即经过30ms，直流组网驱动器可以将输出电流限制量调整至100a。
[0073]
基于此，直流组网驱动器可以对输出电流进行平滑地调整，从而有效的减小母线电压的波动。
[0074]
参见图2，在一些实施例中，在调整直流组网驱动器的输出电流之后，船电系统防母线崩溃的方法还包括：
[0075]
s600、获取负载驱动器的直流母线电压v(ti)，将负载驱动器的直流母线电压v(ti)与负载驱动器正常最小直流母线电压v
min
比较。
[0076]
s700、若负载驱动器的直流母线电压v(ti)小于负载驱动器的正常最小直流母线电压v
min
，则根据负载驱动器的直流母线电压v(ti)、负载驱动器的最小输出电压v
min
以及负载驱动器的额定输出电压ve，调整负载驱动器的输出电压。
[0077]
需要说明的是，在检测到直流组网驱动器处于过载态时，直流组网驱动器调整输出电流，此时母线上的电流电压发生较小波动，负载驱动器接收到波动信号，并对负载驱动器的输出进行对应调整，从而降低负载驱动器的功率，使直流组网驱动器的输出功率更能满足负载驱动器的需求。
[0078]
在一些实施例中，调整负载驱动器的输出电压包括：
[0079]
调整后的负载驱动器的输出电压由下式计算得到：
[0080][0081]
其中，v
out
表示调整后负载驱动器的输出电压，v
min
表示负载驱动器的正常最小直流母线电压，ve表示负载驱动器的额定输出电压，k为输出降额系数。
[0082]
在一些实施例中，船电系统防母线崩溃方法还包括：
[0083]
在v
out
调整至1/2ve的情况下，检测直流组网驱动器是否还处于过载态，若是，则负载驱动器故障停机。
[0084]
另一方面，参见图3，本公开实施例提供一种船电系统，包括m个直流组网驱动器，母线以及n个负载驱动器，m个直流组网驱动器和n个负载驱动器通过母线连接。
[0085]
直流组网驱动器用于：
[0086]
在采样时刻ti检测直流组网驱动器是否处于过载态。
[0087]
若是，则获取直流组网驱动器的额定电流ie以及采样时刻ti直流组网驱动器的输出电流i(ti)。
[0088]
根据直流组网驱动器的额定电流ie以及采样时刻ti直流组网驱动器的输出电流i(ti)，得到直流组网驱动器的过载系数k(ti)。
[0089]
根据直流组网驱动器的过载系数k(ti)以及直流组网驱动器的过载时间ti，得到直流组网驱动器的累计过载量p
sum
。
[0090]
根据直流组网驱动器的累计过载量p
sum
以及过载降额系数p
th
，调整ti时刻直流组网驱动器的输出电流限制量i(ti)。
[0091]
其中，i＝0，1，2，...，i，i为正整数。
[0092]
在一些实施例中，负载驱动器用于：
[0093]
获取负载驱动器的直流母线电压v(ti)，将负载驱动器的直流母线电压v(ti)与负载驱动器正常最小直流母线电压v
min
比较。
[0094]
若负载驱动器的直流电压v(ti)小于负载驱动器正常最小直流母线电压v
min
，则根据负载驱动器的直流母线电压v(ti)、负载驱动器的正常最小直流母线电压v
min
以及负载驱动器的额定输出电压ve，调整负载驱动器的输出电压。
[0095]
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本公开的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本公开的精神和范围。任何本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围内，均可作各自更动与修改，因此本公开的保护范围应当以权利要求限定的范围为准。

技术特征：

1.一种船电系统防母线崩溃方法，其特征在于，包括：在采样时刻t
i
检测所述直流组网驱动器是否处于过载态；若是，则获取所述直流组网驱动器的额定电流i
e
以及采样时刻t
i
所述直流组网驱动器的输出电流i(t
i
)；根据所述直流组网驱动器的额定电流i
e
以及采样时刻t
i
所述直流组网驱动器的输出电流i(t
i
)，得到所述直流组网驱动器的过载系数k(t
i
)；根据所述直流组网驱动器的过载系数k(t
i
)以及所述直流组网驱动器的过载时间t
i
，得到所述直流组网驱动器的累计过载量p
sum
；根据所述直流组网驱动器的累计过载量p
sum
以及过载降额系数p
th
，调整t
i
时刻所述直流组网驱动器的输出电流限制量i(t
i
)；其中，i＝0，1，2，...，i，i为正整数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述直流组网驱动器的额定电流以及采样时刻所述直流组网驱动器的输出电流，得到所述直流组网驱动器的过载系数具体包括：根据采样时刻t
i
所述直流组网驱动器对应的输出电流i(t
i
)以及额定电流i
e
，计算所述直流驱动器的过载系数k(t
i
)，k(t
i
)＝i(t
i
)-i
e
。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述直流组网驱动器的累计过载量由下式计算得到：4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述t
i
时刻所述直流组网驱动器的输出电流限制量i(t
i
)由下式计算得到：5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，t
i+1-t
i
＝1ms。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述调整所述直流组网驱动器的输出电流之后，所述方法还包括：获取所述负载驱动器的直流母线电压v(t
i
)，将所述负载驱动器的直流母线电压v(t
i
)与所述负载驱动器正常最小直流母线电压v
min
比较；若所述负载驱动器的直流母线电压v(t
i
)小于所述负载驱动器的正常最小直流母线电压v
min
，则根据所述负载驱动器的直流母线电压v(t
i
)、所述负载驱动器的正常最小直流母线电压v
min
以及所述负载驱动器的额定输出电压v
e
，调整所述负载驱动器的输出电压。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述调整所述负载驱动器的输出电压包括：所述调整后的所述负载驱动器的输出电压由下式计算得到：其中，v
out
表示调整后所述负载驱动器的输出电压，v
min
表示所述负载驱动器的正常最小直流母线电压，v
e
表示所述负载驱动器的额定输出电压，k为输出降额系数。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在v
out
调整至1/2v
e
的情况下，检测所述负载驱动器是否还处于过载态，若是，则所述负载驱动器故障停机。9.一种船电系统，其特征在于，包括m个直流组网驱动器，母线以及n个负载驱动器，所述m个所述直流组网驱动器和所述n个负载驱动器通过所述母线连接；所述直流组网驱动器用于：在采样时刻t
i
检测所述直流组网驱动器是否处于过载态；若是，则获取所述直流组网驱动器的额定电流i
e
以及采样时刻t
i
所述直流组网驱动器的输出电流i(t
i
)；根据所述直流组网驱动器的额定电流i
e
以及采样时刻t
i
所述直流组网驱动器的输出电流i(t
i
)，得到所述直流组网驱动器的过载系数k(t
i
)；根据所述直流组网驱动器的过载系数k(t
i
)以及所述直流组网驱动器的过载时间t
i
，得到所述直流组网驱动器的累计过载量p
sum
；根据所述直流组网驱动器的累计过载量p
sum
以及过载降额系数p
th
，调整t
i
时刻所述直流组网驱动器的输出电流限制量i(t
i
)；其中，i＝0，1，2，...，i，i为正整数，m、n为正整数。10.根据权利要求9所述的船电系统，其特征在于，所述负载驱动器用于：获取所述负载驱动器的直流母线电压v(t
i
)，将所述负载驱动器的直流母线电压v(t
i
)与所述负载驱动器正常最小直流母线电压v
min
比较；若所述负载驱动器的直流母线电压v(t
i
)小于所述负载驱动器的正常最小直流母线电压v
min
，则根据所述负载驱动器的直流母线电压v(t
i
)、所述负载驱动器的正常最小直流母线电压v
min
以及所述负载驱动器的额定输出电压v
e
，调整所述负载驱动器的输出电压。

技术总结

本公开实施例涉及船电系统技术领域，提供一种船电系统防直流母线崩溃方法以及船电系统，至少可以解决现有技术中船电系统无法快速应对单元故障停机造成的母线崩溃问题。包括：在采样时刻检测所述直流组网驱动器是否处于过载态；若是，则获取所述直流组网驱动器的额定电流以及采样时刻所述直流组网驱动器的输出电流；根据所述直流组网驱动器的额定电流以及采样时刻所述直流组网驱动器的输出电流，得到所述直流组网驱动器的过载系数；根据所述直流组网驱动器的过载系数以及所述直流组网驱动器的过载时间得到所述直流组网驱动器的累计过载量；根据所述直流组网驱动器的累计过载量以及载降额系数，调整时刻所述直流组网驱动器的输出电流限制量。器的输出电流限制量。器的输出电流限制量。