一種推進功率動態(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系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種推進功率動態(tài)自適應(yīng)控制 方法，用于實現(xiàn)電力推進船舶的安全可靠航行。
【背景技術(shù)】
[0002] 以往電力推進船舶不具備推進功率自適應(yīng)控制功能，當(dāng)機組負(fù)荷率達(dá)到95%時， 功率管理系統(tǒng)會發(fā)出"機組負(fù)荷率高"報警，以提示操作者降低推進功率或者投入備用機 組。在配備自動電站的船舶上，也無法完全發(fā)揮自動電站的自動化優(yōu)勢，存在安全隱患。
[0003] 例如船舶電站在常用的"半自動"模式下，當(dāng)船舶從經(jīng)濟航行轉(zhuǎn)到全速航行時，需 要先將備用機組啟動，并車及負(fù)荷轉(zhuǎn)移完成以后，才能滿功率全速航行，否則可能造成在網(wǎng) 機組過載而故障停機，導(dǎo)致全船失電。在"自動"模式下，當(dāng)船舶從經(jīng)濟航行轉(zhuǎn)到全速航行 時，也需要逐步增加推進功率，待在網(wǎng)機組負(fù)荷率達(dá)到一定程度時，功率管理系統(tǒng)自動啟用 備用機組，并車及負(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)可能會導(dǎo)致嚴(yán)重事故。
[0004] 另一方面，當(dāng)船舶全速航行時，機組均處于高負(fù)荷狀態(tài)，此時若某臺機組突然發(fā)生 故障停機，該機組負(fù)荷迅速分配到其他在網(wǎng)機組上，這很有可能導(dǎo)致其他在網(wǎng)機組過載停 機，最終全船失電。
[0005] 如果能提供一種推進功率動態(tài)自適應(yīng)控制方法，能夠使推進功率動態(tài)適應(yīng)機組可 用功率，就可以提尚電力推進船舶的自動化特性，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)的缺點和不足，本發(fā)明提供了一種推進功率動態(tài)自適應(yīng) 控制方法。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種推進功率動態(tài)自適應(yīng)控制方 法，包括以下步驟：a)、通過功率管理系統(tǒng)采集主配電板母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)、柴油發(fā)電機組的在 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，對變頻器 進行動態(tài)功率限制和快速功率限制；b)、在動態(tài)功率限制過程中，控制器實時監(jiān)測主配電板 母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)、柴油發(fā)電機組的負(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 機組安全運行；c)、在快速功率限制過程中，控制器實時監(jiān)測柴油發(fā)電機組的負(fù)荷率及相應(yīng) 主開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)有發(fā)電機組發(fā)生故障導(dǎo)致主開關(guān)斷開，控制器能夠快速限制變頻器的輸出 功率，確保剩余發(fā)電機組安全運行。
[0008] 所述的一種推進功率動態(tài)自適應(yīng)控制方法，其控制器檢測當(dāng)前負(fù)荷率最大的發(fā)電 機組，當(dāng)該機組負(fù)荷率大于95%時，控制器進入動態(tài)功率限制模式，開始逐步減小當(dāng)前變頻 器的輸出功率限幅值以降低推進功率，直到該機組負(fù)荷率降低到85%的相對安全水平。
[0009] 所述的一種推進功率動態(tài)自適應(yīng)控制方法，其柴油發(fā)電機組為普通三相船用柴油 發(fā)電機組，所述的功率管理系統(tǒng)包含并車及保護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] 所述的一種推進功率動態(tài)自適應(yīng)控制方法，其柴油發(fā)電機組為中壓或低壓發(fā)電機 組。
[0011] 所述的一種推進功率動態(tài)自適應(yīng)控制方法，其控制器具有開關(guān)量輸入接口、開關(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] 所述的一種推進功率動態(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，各模塊功能獨立，模塊間接口清晰，具有 更好的可維護性及可擴展性；具有廣泛的適應(yīng)性，在滿足接口要求前提下，可以適用于大多 數(shù)電力推進船舶；為電力推進船舶進行了針對性優(yōu)化，在保證系統(tǒng)安全的前提下能最大限 度的發(fā)揮電力推進系統(tǒng)的優(yōu)勢。
[0014] 本發(fā)明能提高電力推進船舶航行安全性，使電力推進船舶在正常航行和發(fā)生故障 時，都能最大限度的保護在網(wǎng)機組，防止在網(wǎng)機組過載停機導(dǎo)致全船失電，是未來電力推進 船舶發(fā)展的方向。
【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明一實施例的系統(tǒng)原理示意圖； 圖2為本發(fā)明一實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)電機組及主開關(guān)的接口圖； 圖4為本發(fā)明中控制器的動態(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。
【具體實施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明。
[0017] 本發(fā)明涉及一種推進功率動態(tài)自適應(yīng)控制方法，用于實現(xiàn)電力推進船舶的安全可 靠航行，使電力推進船舶的推進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 于各種電力推進船舶及各種運行工況。包括以下步驟： a) 、通過功率管理系統(tǒng)2采集主配電板母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)、柴油發(fā)電機組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，對變頻器4進行 動態(tài)功率限制和快速功率限制； b) 、在動態(tài)功率限制過程中，控制器3實時監(jiān)測主配電板母聯(lián)開關(guān)狀態(tài)、柴油發(fā)電機組 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)電機組1安全運行。
[0018] c)、在快速功率限制過程中，控制器3實時監(jiān)測柴油發(fā)電機組1的負(fù)荷率及相應(yīng)主 開關(guān)狀態(tài)，當(dāng)有發(fā)電機組發(fā)生故障導(dǎo)致主開關(guān)斷開，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)電機組安全運行。
[0019] 當(dāng)某臺機組發(fā)生故障停機時，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)機組的安全。根據(jù)發(fā)生故障停機的嚴(yán)重程度，即故障停機導(dǎo)致的功率損失率，對快 速降負(fù)荷進行分級處理。當(dāng)功率損失率較小時，快速功率限制的幅度可以較小，當(dāng)功率損 失率較大時，快速功率限制的幅度相應(yīng)較大。在兼顧機組安全的前提下，最大限度減少 因快速降負(fù)荷而導(dǎo)致的推進轉(zhuǎn)速跌落。功率損失率按如下公式計算：功率損失率（％)=
[0020] 其中，各種因素都會導(dǎo)致機組負(fù)荷率波動，控制器3檢測當(dāng)前負(fù)荷率最大的發(fā)電 機組1，當(dāng)該機組負(fù)荷率大于95%時，控制器3進入動態(tài)功率限制模式，開始逐步減小當(dāng)前變 頻器4的輸出功率限幅值以降低推進功率，直到該機組負(fù)荷率降低到85%的相對安全水平。
[0021] 所述的柴油發(fā)電機組1為普通三相船用柴油發(fā)電機組，所述的功率管理系統(tǒng)2包 含并車及保護單元（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行電能綜合管理、協(xié)調(diào)控制和集中保護，并車及保護單元可以采 集每臺機組三相電壓、電流及頻率，同時可以對機組進行升速、降速、升壓、降壓控制，調(diào)節(jié) 機組的有功及無功分配，實現(xiàn)機組間的負(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可以對每臺主發(fā)電機組進行監(jiān)控并協(xié)調(diào)各發(fā)電機組的工作，主要包括起機、 并車、不間斷負(fù)荷轉(zhuǎn)移、解列、停機，為推進系統(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程中，限幅值按照一定斜率上升，確保推進功率 增加的平穩(wěn)性?？刂破?在減小功率限幅值的過程中，限幅值直接減小到計算值，確保推進 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