CN112455641A - 一种多种能源混合过程的无缝切换链接可调器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多种能源混合过程的无缝切换链接可调器装置，包括主控制器和混合动力能源组，所述主控制器与所述混合动力能源组相连，所述混合动力能源组通过动力母排与动力驱动器相连，所述动力母排还分别与DC/DC装置和调节开关装置相连，所述DC/DC装置和调节开关装置均与超级电容组相连；所述DC/DC装置和调节开关装置还与所述主控制器相连。本发明能够完成动态过渡过程的平稳衔接，保持驱动器侧电压的稳定。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力驱动技术领域，特别是涉及一种多种能源混合过程的无缝切换链接可调器装置。
背景技术
在混合能源的调节过程中，对于负载的控制过程必然产生一定的影响，在陆地上行走的汽车，由于负载的惯性作用，所产生的影响不至于被操控者所感觉，但是仍然会危害到安全性。
对于混合动力船舶而言，越是功率大的船舶其影响就大，尤其在一种新能源切入的瞬间必然对航行的动态过程系统产生影响。更有严重的情况是，当切换过程由于电压的波动，重者将使驱动器输出直接进入保护状态，对于船舶而言，尤其大型船舶，将出现短暂失去动力的现象，船舶一旦失去动力将会出现难以避免的碰撞，危及安全性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多种能源混合过程的无缝切换链接可调器装置，完成动态过渡过程的平稳衔接，保持驱动器侧电压的稳定。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种多种能源混合过程的无缝切换链接可调器装置，包括主控制器和混合动力能源组，所述主控制器与所述混合动力能源组相连，所述混合动力能源组通过动力母排与动力驱动器相连，所述动力母排还分别与DC/DC装置和调节开关装置相连，所述DC/DC装置和调节开关装置均与超级电容组相连；所述DC/DC装置和调节开关装置还与所述主控制器相连。
所述DC/DC装置在所述主控制器的控制下完成对所述超级电容组的电参数调整。
所述调节开关装置在所述主控制器的控制下调节开关的开度完成对所述超级电容组的能量流入/流出的大小控制。
所述主控制器通过CAN网络与所述混合动力能源组、DC/DC装置和调节开关装置相连。
所述主控制器通过DSP+FPGA实现。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明在混合动力能源组和动力驱动器之间增加了一个超级电容组，当混合动力能源组进行切换时，主控制器能够将超级电容组通过开关调节装置并入动力母排，利用超级电容的瞬间动力特征弥补过渡过程的动态特性，使得驱动器输入端具有平稳的电特征，从而保证了船舶尤其大型船舶的动力驱动系统的稳定性。
附图说明
图1是本发明的结构方框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种多种能源混合过程的无缝切换链接可调器装置，如图1所示，包括主控制器1和混合动力能源组4，所述主控制器1与所述混合动力能源组4相连，所述混合动力能源组4通过动力母排3与动力驱动器8相连，所述动力母排3还分别与DC/DC装置6和调节开关装置7相连，所述DC/DC装置6和调节开关装置7均与超级电容组5相连；所述DC/DC装置6和调节开关装置7还与所述主控制器1相连。
本实施方式中的主控制器1由数字控制器DSP+FPGA器件构成，其构成了整个收集装置的控制部分，所有的外部接口、连接于网络的数据部分都与主控制器相关。该主控制器在完成硬件设计后，所有的内部的控制程序可以采用DSP汇编语言完成设计，因此具有结构紧凑占用空间少的特征，同时运算速度快，具有灵活的算法因子调度功能。当控制器完成结构设计后，由计算机通过一个编程连接口实施数据下载，并激活运行，在设置阶段可以将所有需要的参数设置在控制器中，分配那些端口被激活，采用选定的通讯协议，或不同的通讯速率。同时确定哪一路接口作为系统的主要对象接口，该通讯接口是可以获得的主讯息，然后通过编排不同的协议，将其转换成各个模组所需要的参数和指定接口协议。在整个转换过程中是实现双向或多方互通的。在进入通讯的初期阶段，主要任务是完成综合布局、栈区的规划和通讯速率的确定，以及时序的划定等等。
本实施方式中主控制器1通过CAN网络2与各个模块的接口相连。CAN网络是整个收集装置的核心数据传输枢纽，所有信息数据在主控制器的调度下，完成相互间的传递和控制，通过CAN总线网络可以使得主控制器与各个部件之间实现模块级的数据通讯。
本实施方式中的混合动力能源组4可以由动力锂电池、超级电容组，以及燃油混合动力的能源系统混合构成，在此模块中已经完成了多模式的过程混合，其切换过程混合的介入弹出过程通过CAN总线网络传递给主控制器1，其过渡过程受主控制器1监控和管理。
本实施方式中的超级电容组5是专为动力驱动器配置的，目的是为了平稳动力驱动器的输入侧电气特性，克服由于混合动力切换过程引起的电特性扰动。该超级电容组分别与DC/DC装置和调节开关装置相连。其中，DC/DC装置利用动力母排的电能进行转换，以使得超级电容组在主控制器的参数给定下完成电参数的系统随动，为解决混合动力作业过程中引起的波动，具有超前的前馈动作特性。调节开关装置可以全开断地执行切入，类似于线路的直接连接，也可以通过调节，根据主控制器1的指令，调节控制开关的开度，类似于可变量的调节，相当于阀门的的开度，可控可调节，如此可以完成对所述超级电容组的能量流入/流出的大小控制。
本实施方式中的混合动力能源组4、DC/DC装置6和调节开关装置7均与动力母排3相连，该动力母排3是整个装置的汇流排，所连接的混合动力能源组4是完成了混能能源组的部分，用于提供驱动器的能量，同时通过调节开关装置接入超级电容组的能量。该动力母排还与动力驱动器相连，本实施方式的动力驱动器8可以将能量以机械旋转的输出方式传输能量，将电能通过电驱动装置去驱动电动机9，其电动机可以是船舶的动力推进装置。
混合动力的切入点位，控制过程是本实施方式的控制器装置所必须关注的重要点位，当主控制器发现有混合动力变换需求的瞬间，必须对驱动器侧的输入侧的电性能有明确的数值，如电压值、电流值、功率等参数的获取。当切换动作(切入或退出)出现时，利用外部进入的超级电容实现动态过程接入，由于超级电容的瞬间动力特征非常明显，其恰好弥补了过渡过程的动态特性，因此具有很好的平滑特性，从而保证了船舶尤其大型船舶的动力驱动系统的稳定性。
基于上述情况，本控制器装置的基本模式有三种：1)、混合能源组直接向动力锂电池组充电：该模式的运行原则是，为了取消本配置系统的充电过程，或减少充电的时间为控制准则。该动作在混合动力能源组中自动完成。2)、混合动力能源组直接驱动电驱动装置。3)、主控制器1在连续监测过程中，发现混合动力能源组在切换过程中存在点位的扰动情况，在运行过程中，尤其在大型船舶的运行过程中，必须避免系统扰动带来的影响(严重情况的停机)，因此主控制器1将由超级电容组通过开关调节装置并入动力母排，使得驱动器输入端具有平稳的电特征，从而起到过渡过程的平缓。为了满足平衡过程，超级电容组的电特性，将由DC/DC装置保障。
Claims (5)
1.一种多种能源混合过程的无缝切换链接可调器装置，包括主控制器和混合动力能源组，所述主控制器与所述混合动力能源组相连，所述混合动力能源组通过动力母排与动力驱动器相连，其特征在于，所述动力母排还分别与DC/DC装置和调节开关装置相连，所述DC/DC装置和调节开关装置均与超级电容组相连；所述DC/DC装置和调节开关装置还与所述主控制器相连。
2.根据权利要求1所述的多种能源混合过程的无缝切换链接可调器装置，其特征在于，所述DC/DC装置在所述主控制器的控制下完成对所述超级电容组的电参数调整。
3.根据权利要求1所述的多种能源混合过程的无缝切换链接可调器装置，其特征在于，所述调节开关装置在所述主控制器的控制下调节开关的开度完成对所述超级电容组的能量流入/流出的大小控制。
4.根据权利要求1所述的多种能源混合过程的无缝切换链接可调器装置，其特征在于，所述主控制器通过CAN网络与所述混合动力能源组、DC/DC装置和调节开关装置相连。
5.根据权利要求1所述的多种能源混合过程的无缝切换链接可调器装置，其特征在于，所述主控制器通过DSP+FPGA实现。
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