一種推進(jìn)功率動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種推進(jìn)功率動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制 方法，用于實(shí)現(xiàn)電力推進(jìn)船舶的安全可靠航行。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往電力推進(jìn)船舶不具備推進(jìn)功率自適應(yīng)控制功能，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷率達(dá)到95%時(shí)， 功率管理系統(tǒng)會(huì)發(fā)出"機(jī)組負(fù)荷率高"報(bào)警，以提示操作者降低推進(jìn)功率或者投入備用機(jī) 組。在配備自動(dòng)電站的船舶上，也無(wú)法完全發(fā)揮自動(dòng)電站的自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)，存在安全隱患。
[0003] 例如船舶電站在常用的"半自動(dòng)"模式下，當(dāng)船舶從經(jīng)濟(jì)航行轉(zhuǎn)到全速航行時(shí)，需 要先將備用機(jī)組啟動(dòng)，并車(chē)及負(fù)荷轉(zhuǎn)移完成以后，才能滿(mǎn)功率全速航行，否則可能造成在網(wǎng) 機(jī)組過(guò)載而故障停機(jī)，導(dǎo)致全船失電。在"自動(dòng)"模式下，當(dāng)船舶從經(jīng)濟(jì)航行轉(zhuǎn)到全速航行 時(shí)，也需要逐步增加推進(jìn)功率，待在網(wǎng)機(jī)組負(fù)荷率達(dá)到一定程度時(shí)，功率管理系統(tǒng)自動(dòng)啟用 備用機(jī)組，并車(chē)及負(fù)荷轉(zhuǎn)移完成以后，才能全速航行。上述流程不僅操作繁瑣，而且操作不 當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重事故。
[0004] 另一方面，當(dāng)船舶全速航行時(shí)，機(jī)組均處于高負(fù)荷狀態(tài)，此時(shí)若某臺(tái)機(jī)組突然發(fā)生 故障停機(jī)，該機(jī)組負(fù)荷迅速分配到其他在網(wǎng)機(jī)組上，這很有可能導(dǎo)致其他在網(wǎng)機(jī)組過(guò)載停 機(jī)，最終全船失電。
[0005] 如果能提供一種推進(jìn)功率動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制方法，能夠使推進(jìn)功率動(dòng)態(tài)適應(yīng)機(jī)組可 用功率，就可以提尚電力推進(jìn)船舶的自動(dòng)化特性，更可以提尚航彳丁安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明提供了一種推進(jìn)功率動(dòng)態(tài)自適應(yīng) 控制方法。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：一種推進(jìn)功率動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制方 法，包括以下步驟：a)、通過(guò)功率管理系統(tǒng)采集主配電板母聯(lián)開(kāi)關(guān)狀態(tài)、柴油發(fā)電機(jī)組的在 網(wǎng)狀態(tài)及負(fù)荷率后發(fā)送給控制器，控制器綜合上述信息及變頻器當(dāng)前輸出功率，對(duì)變頻器 進(jìn)行動(dòng)態(tài)功率限制和快速功率限制；b)、在動(dòng)態(tài)功率限制過(guò)程中，控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主配電板 母聯(lián)開(kāi)關(guān)狀態(tài)、柴油發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷率，不斷調(diào)節(jié)變頻器輸出功率的限幅值，確保柴油發(fā)電 機(jī)組安全運(yùn)行；c)、在快速功率限制過(guò)程中，控制器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)柴油發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷率及相應(yīng) 主開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)有發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障導(dǎo)致主開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，控制器能夠快速限制變頻器的輸出 功率，確保剩余發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行。
[0008] 所述的一種推進(jìn)功率動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制方法，其控制器檢測(cè)當(dāng)前負(fù)荷率最大的發(fā)電 機(jī)組，當(dāng)該機(jī)組負(fù)荷率大于95%時(shí)，控制器進(jìn)入動(dòng)態(tài)功率限制模式，開(kāi)始逐步減小當(dāng)前變頻 器的輸出功率限幅值以降低推進(jìn)功率，直到該機(jī)組負(fù)荷率降低到85%的相對(duì)安全水平。
[0009] 所述的一種推進(jìn)功率動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制方法，其柴油發(fā)電機(jī)組為普通三相船用柴油 發(fā)電機(jī)組，所述的功率管理系統(tǒng)包含并車(chē)及保護(hù)單元和可編程邏輯控制器，所述的控制器 為嵌入式處理器，所述的變頻器為電壓源型變頻器。
[0010] 所述的一種推進(jìn)功率動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制方法，其柴油發(fā)電機(jī)組為中壓或低壓發(fā)電機(jī) 組。
[0011] 所述的一種推進(jìn)功率動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制方法，其控制器具有開(kāi)關(guān)量輸入接口、開(kāi)關(guān) 量輸出接口、模擬量輸入接口、模擬量輸出接口和可編程接口。
[0012] 所述的一種推進(jìn)功率動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制方法，其變頻器為中壓或低壓變頻器。
[0013] 本發(fā)明的有益效果是：采用模塊化設(shè)計(jì)，各模塊功能獨(dú)立，模塊間接口清晰，具有 更好的可維護(hù)性及可擴(kuò)展性；具有廣泛的適應(yīng)性，在滿(mǎn)足接口要求前提下，可以適用于大多 數(shù)電力推進(jìn)船舶；為電力推進(jìn)船舶進(jìn)行了針對(duì)性?xún)?yōu)化，在保證系統(tǒng)安全的前提下能最大限 度的發(fā)揮電力推進(jìn)系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。
[0014] 本發(fā)明能提高電力推進(jìn)船舶航行安全性，使電力推進(jìn)船舶在正常航行和發(fā)生故障 時(shí)，都能最大限度的保護(hù)在網(wǎng)機(jī)組，防止在網(wǎng)機(jī)組過(guò)載停機(jī)導(dǎo)致全船失電，是未來(lái)電力推進(jìn) 船舶發(fā)展的方向。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本發(fā)明一實(shí)施例的系統(tǒng)原理示意圖； 圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中控制器與各部分的接口圖； 圖3為本發(fā)明中功率管理系統(tǒng)與柴油發(fā)電機(jī)組及主開(kāi)關(guān)的接口圖； 圖4為本發(fā)明中控制器的動(dòng)態(tài)功率限制流程圖； 圖5為本發(fā)明中控制器的快速功率限制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0017] 本發(fā)明涉及一種推進(jìn)功率動(dòng)態(tài)自適應(yīng)控制方法，用于實(shí)現(xiàn)電力推進(jìn)船舶的安全可 靠航行，使電力推進(jìn)船舶的推進(jìn)功率始終匹配電站的可用功率，避免全船失電的發(fā)生，適用 于各種電力推進(jìn)船舶及各種運(yùn)行工況。包括以下步驟： a) 、通過(guò)功率管理系統(tǒng)2采集主配電板母聯(lián)開(kāi)關(guān)狀態(tài)、柴油發(fā)電機(jī)組1的在網(wǎng)狀態(tài)及負(fù) 荷率后發(fā)送給控制器3,控制器3綜合上述信息及變頻器4當(dāng)前輸出功率，對(duì)變頻器4進(jìn)行 動(dòng)態(tài)功率限制和快速功率限制； b) 、在動(dòng)態(tài)功率限制過(guò)程中，控制器3實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)主配電板母聯(lián)開(kāi)關(guān)狀態(tài)、柴油發(fā)電機(jī)組 1的負(fù)荷率，不斷調(diào)節(jié)變頻器4輸出功率的限幅值，確保柴油發(fā)電機(jī)組1安全運(yùn)行。
[0018] c)、在快速功率限制過(guò)程中，控制器3實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)柴油發(fā)電機(jī)組1的負(fù)荷率及相應(yīng)主 開(kāi)關(guān)狀態(tài)，當(dāng)有發(fā)電機(jī)組發(fā)生故障導(dǎo)致主開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，控制器3能夠快速限制變頻器4的輸出 功率，確保剩余發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行。
[0019] 當(dāng)某臺(tái)機(jī)組發(fā)生故障停機(jī)時(shí)，控制器3可以快速限制變頻器4輸出功率，確保剩 余在網(wǎng)機(jī)組的安全。根據(jù)發(fā)生故障停機(jī)的嚴(yán)重程度，即故障停機(jī)導(dǎo)致的功率損失率，對(duì)快 速降負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)處理。當(dāng)功率損失率較小時(shí)，快速功率限制的幅度可以較小，當(dāng)功率損 失率較大時(shí)，快速功率限制的幅度相應(yīng)較大。在兼顧機(jī)組安全的前提下，最大限度減少 因快速降負(fù)荷而導(dǎo)致的推進(jìn)轉(zhuǎn)速跌落。功率損失率按如下公式計(jì)算：功率損失率（％)=
[0020] 其中，各種因素都會(huì)導(dǎo)致機(jī)組負(fù)荷率波動(dòng)，控制器3檢測(cè)當(dāng)前負(fù)荷率最大的發(fā)電 機(jī)組1，當(dāng)該機(jī)組負(fù)荷率大于95%時(shí)，控制器3進(jìn)入動(dòng)態(tài)功率限制模式，開(kāi)始逐步減小當(dāng)前變 頻器4的輸出功率限幅值以降低推進(jìn)功率，直到該機(jī)組負(fù)荷率降低到85%的相對(duì)安全水平。
[0021] 所述的柴油發(fā)電機(jī)組1為普通三相船用柴油發(fā)電機(jī)組，所述的功率管理系統(tǒng)2包 含并車(chē)及保護(hù)單元（PPU)和可編程邏輯控制器（PLC)及其控制程序，功率管理系統(tǒng)2可以根 據(jù)功率需求和用電情況進(jìn)行電能綜合管理、協(xié)調(diào)控制和集中保護(hù)，并車(chē)及保護(hù)單元可以采 集每臺(tái)機(jī)組三相電壓、電流及頻率，同時(shí)可以對(duì)機(jī)組進(jìn)行升速、降速、升壓、降壓控制，調(diào)節(jié) 機(jī)組的有功及無(wú)功分配，實(shí)現(xiàn)機(jī)組間的負(fù)載平衡。
[0022] 所述的控制器3為普通嵌入式處理器，所述的變頻器4為普通電壓源型變頻器。功 率管理系統(tǒng)2可以對(duì)每臺(tái)主發(fā)電機(jī)組進(jìn)行監(jiān)控并協(xié)調(diào)各發(fā)電機(jī)組的工作，主要包括起機(jī)、 并車(chē)、不間斷負(fù)荷轉(zhuǎn)移、解列、停機(jī)，為推進(jìn)系統(tǒng)和其他用電設(shè)備提供可靠、穩(wěn)定及優(yōu)化配置 的電力能源。
[0023] 控制器3在增加功率限幅值的過(guò)程中，限幅值按照一定斜率上升，確保推進(jìn)功率 增加的平穩(wěn)性。控制器3在減小功率限幅值的過(guò)程中，限幅值直接減小到計(jì)算值，確保推進(jìn) 功率限制的快速性?？刂破?可以將功率限制狀態(tài)發(fā)送給操