CN113507144B - 一种船舶交直流组网配电功率管理系统的供电方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种船舶交直流组网配电功率管理系统的供电方法，船舶交直流组网配电功率管理系统，包括直流母排、岸电电源、轴带发电机、锂电池组、交流排和柴油发电机，岸电电源和轴带发电机通过AC/DC整流器连接直流母排，锂电池组通过双向DC/DC变换器连接直流母排，直流母排通过DC/AC逆变器连接交流排，柴油发电机的输出端连接交流排，直流母排与交流排分别基于直流母排功率管理系统和交流排功率管理系统对电源分配进行控制，并基于本船舶交直流组网配电功率管理系统提供了三十种供电模式。本发明对交流排功率管理系统和直流母排功率管理系统进行整合，提高了船舶电网的运行效率，避免了船舶备用发电机的频繁起停，低碳节能，降低了船舶的运行成本。

Description

一种船舶交直流组网配电功率管理系统的供电方法
技术领域
本发明属于船舶电力技术领域，具体涉及一种船舶交直流组网配电功率管理系统及其供电方法。
背景技术
由于电力电子技术的飞速发展，中小型船舶的配电方式正在从传统的交流配电向交直流组网配电，甚至是纯直流配电过渡，先进的配电系统需要有与之配合并且适合船员操作的功率管理系统支撑，但传统的交流配电的功率管系统只局限于交流汇流排本身，且目前在运营的绝大多数项目均采用此种形式，基本上已经形成模块化的设计，相对比较简单，由于船舶电网既有交流配电系统，又有直流配电系统，且各自都有一套基于本身汇流排的功率管理系统，但是现阶段缺少一种系统，可以上升到整船功率管理的高度，对交流排功率管理系统和直流母排功率管理系统进行整合，只能根据工况需要频繁启停备用柴油发电机，降低了电网运行的效率，燃油效率较低，不符合当下节能环保的要求，增加了船舶运行的成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种船舶交直流组网配电功率管理系统及其供电方法，实现船舶交直流组网配电功率的整合管理。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种船舶交直流组网配电功率管理系统，包括直流母排、岸电电源、轴带发电机、锂电池组、交流排和柴油发电机，所述岸电电源和轴带发电机通过AC/DC 整流器连接直流母排，所述锂电池组通过双向DC/DC变换器连接直流母排，所述直流母排通过DC/AC逆变器连接交流排，柴油发电机的输出端连接交流排，所述直流母排与交流排分别基于直流母排功率管理系统和交流排功率管理系统对电源分配进行控制。通过DC/AC逆变器和滤波器连接交、直流母排，根据不同工况的需要，利用直流母排功率管理系统和交流排功率管理系统对电流流向进行控制，达到整合船舶交直流组网的目的，提高了船舶交直流组网的运行效率。
所述岸电电源和轴带发电机共用一个AC/DC整流器。共用一个AC/DC整流器，降低了船舶的生产成本。
所述岸电电源输出端连接变压器，所述变压器通过LC滤波器连接AC/DC整流器。将变压器的输出端与LC滤波器连接，为了防止谐波的干扰，在输出端获得纯净的电流。
所述锂电池组输出端通过L滤波器连接双向DC/DC变换器。直流母排功率管理系统可以根据工况的需要，通过双向DC/DC变换器，控制锂电池组处于充电模式或者放电模式。
所述DC/AC逆变器包括第一、第二DC/AC逆变器，所述第一DC/AC逆变器通过LC滤波器连接交流排，所述LC滤波器与交流排之间设有预充磁变压器和隔离变压器，所述第二DC/AC逆变器连接LCL滤波器，所述LCL滤波器连接交流排。隔离变压器可以当做L使用，具有防止涡流的效果，起到电气隔离的作用，设置预充磁变压器是为了抑制涌流，但是由于隔离变压器体积较大，考虑到船舶空间的利用率以及生产成本，所以设置一个LCL滤波器与LC滤波器并联运行，既起到了分摊功率的作用，又提高了船舶空间的使用率，降低了生产成本。
所述直流母排连接货泵和压载泵，所述货泵和压载泵通过泵侧的DC/AC逆变器与直流母排连接。将部分日用设备与直流母排连接，分摊了交流排的用电功率。
所述直流母排通过第三、第四、第五DC/AC逆变器分别连接艏侧推、机舱风机和驱气风机。将部分大功率日用设备与直流母排连接，充分利用了轴带发电机的发电功率，减轻了柴油发电机的负荷，降低了燃油的消耗，节能环保。
所述锂电池组的容量为420KWH。大容量的锂电池组还可以在发电机故障停车时，保证船舶不失电，保证推进及舵机的正常运行，极大的保证了船舶的航行安全。
一种船舶交直流组网配电功率管理系统的供电方法，包括以下供电模式：
模式一航行模式，当船舶正常航行时，所述交、直流母排由轴带发电机供电，闭合锂电池组的开关，运行双向DC/DC变换器，所述双向DC/DC变换器处于热备状态，功率参考值为0；双向DC/DC变换器处于热备状态，当轴带发电机发生故障停止时，锂电池组能瞬时接入，避免全船失电；
模式二第一进、出港模式，当船舶进、出港时，所述锂电池组的功率参考值根据轴带发电机的负载率设定，当轴带发电机负载率低于50％时，轴带发电机对锂电池组充电，当轴带发电机负载率高于50％时，直流母排功率管理系统控制减小充电功率，最小充电功率为1kW，当轴带发电机负载率高于90％时，直流母排功率管理系统控制锂电池组的放电功率，超过轴带发电机负载功率90％的部分由锂电池组承担，锂电池组的最大放电功率为800kW；通过给锂电池组充电使柴油发电机的负载率高于50％，让柴油发电机处于经济功率的状态，在经济功率的状态下，柴油发电机燃油利用率最高，机械故障率最低；
模式三第二进、出港模式，当船舶进、出港时，所述第一DC/AC逆变器的能量流动是双向的，交流排功率管理系统通过调整DC/AC逆变器来实现与柴油发电机之间的负荷分配，当直流母排上的负载小于轴带发电机发出的功率时，此时能量是由直流母排通过DC/AC逆变器流向交流排，但是当直流母排上的负载大于轴带发电机发出的功率时，直流母排功率管理系统启动，能量开始由交流排流向直流母排,交流排功率管理系统停止运行，此时的锂电池组处于充电模式，充电功率为1kW；
模式四第三进、出港模式，当船舶进、出港时，所述两台DC/AC逆变器并联运行，锂电池组参考功率值根据柴油发电机的负荷率设定，当柴油发电机的负荷率超过80％时，超过的发电功率由锂电池组提供，使柴油发电机的负荷率始终维持在80％，但是锂电池组的最大放电功率为800kW，当剩余电量低于30％时，则停止放电，超过的功率仍然由柴油发电机提供，当运行柴油发电机负荷率超过 85％时，交流排功率管理系统控制启动备用柴油发电机，将备用柴油发电机并入直流排，当柴油发电机的负荷率低于50％时，则柴油发电机给锂电池组充电，使柴油发电机的负荷率始终维持在50％，此时锂电池组的最大充电功率是400kW，当锂电池组的剩余电量在40％与90％之间时，则对锂电池组小功率充电，如果剩余电量大于90％，则对电池停止充电；
模式五靠港模式，当船舶靠港时，所述锂电池组参考功率值根据柴油发电机的负荷率设定，当柴油发电机的负荷率超过80％时，超过的发电功率将由锂电池组提供，使柴油发电机的负荷率始终维持在80％，但是锂电池组的最大放电功率为800kW，当剩余电量低于30％时，则停止放电，多余的功率仍然由柴油发电机提供，当运行柴油发电机负荷率超过85％时，交流排功率管理系统控制启动备用柴油发电机，当柴油发电机的负荷率低于50％时，则柴油发电机给锂电池组充电，使柴油发电机的负荷率始终维持在50％，此时锂电池组的最大充电功率是400kW，当锂电池组的剩余电量在40％与90％之间时，则对锂电池组小功率充电，如果剩余电量大于90％，则对电池停止充电；
模式六岸电模式，船舶接入岸电时，所述锂电池组的功率参考值根据岸电的负载率设定，当岸电负载率低于50％时，锂电池组为充电模式，可用锂电池组的最大功率充电，当岸电负载高于50％时，直流母排功率管理系统控制减小充电功率，最小充电功率为1kW，当岸电负载率高于90％时，直流母排功率管理系统控制放电功率，超过岸电负载率90％的部分由锂电池组承担，锂电池组最大放电功率为800kW；
模式七航行模式切换至第一进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到进、出港命令时，锂电池组解除0功率参考状态，且根据轴带发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式八航行模式切换至第二进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到进、出港命令时，启动备用柴油发电机，合闸主开关并转移负荷，直流母排功率管理系统控制锂电池组解除0功率状态，进入小功率充电状态；
模式九航行模式切换至第三进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到进、出港命令时，启动两台柴油发电机，合闸主开关并转移负荷，直流母排功率管理系统会停止轴带发电机并启动第二DC/AC逆变器，并控制锂电池组解除0 功率参考状态，同时根据柴油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式十航行模式切换至靠港模式，所述交流排功率管理系统接收到靠港命令时，启动一台柴油发电机，合闸主开关并转移负荷将负荷从轴带发电机转移至柴油发电机后，直流母排功率管理系统会停止轴带发电机并控制锂电池组解除0功率参考状态，根据柴油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式十一第一进、出港模式切换至第二进、出港模式，所述交流排功率管理系统接收到第二进、出港模式时，启动一台柴油发电机，合闸主开关并转移负荷后，直流母排功率管理系统控制锂电池组开始进入充电模式；
模式十二第一进、出港模式切换至第三进、出港模式，所述交流排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，启动两台柴油发电机，合闸主开关并转移负荷后，直流母排功率管理系统会停止轴带发电机并启动第二DC/AC逆变器，并控制锂电池组解除0功率状态，同时根据油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式十三第二进、出港模式切换至第三进、出港模式，所述交流排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，启动一台备用柴油发电机，主开关合闸并转移负荷后，直流母排功率管理系统停止轴带发电机并启动第二DC/AC逆变器，并控制锂电池组解除0功率参考状态，同时根据柴油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式十四第二进、出港模式切换至第一进、出港模式，在直流母排功率管理系统接收到第一进、出港模式时，将锂电池组功率参考值设置为0，然后交流排功率管理系统控制负载转移，分闸柴油发电机主开关，并给出停止柴油发电机命令，最终锂电池组将按照轴带发电机的负载率设定功率参考值；
模式十五第三进、出港模式切换至第一进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第一进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，然后启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制两台柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，分闸发电机主开关并给出停机命令，直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC 逆变器，同时控制锂电池组根据轴带发电机的负载设定功率参考值；
模式十六第三进、出港模式切换至第二进、出港模式，在直流母排功率管理系统接收到第二进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，然后启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制一台柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并控制停止此台柴油发电机，直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器；
模式十七第一进、出港模式切换至航行模式，所述交、直流母排由轴带发电机和锂电池组供电转变为由轴带发电机供电，直流母排功率管理系统接收到航行命令时，将锂电池组的功率参考值设为0；
模式十八第二进、出港模式切换至航行模式，所述直流母排功率管理系统接收到航行模式时，将锂电池组功率参考值变为0，然后交流排功率管理系统开始转移负荷并分闸主开关后，停止柴油发电机；
模式十九第三进、出港模式切换至航行模式，所述直流母排功率管理系统接收到航行模式时，将锂电池组的功率参考值变为0，然后启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制两台柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并分闸柴油发电机主开关，并给出停机命令，直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器；
模式二十第一进、出港模式切换至靠港模式，所述交流排功率管理系统接收到靠港命令时，启动一台柴油发电机，合闸主开关并转移负荷，将负荷从轴带发电机转移至柴油发电机，直流母排功率管理系统停止轴带发电机，并控制锂电池组根据柴油发电机的负载率设定功率参考值；
模式二十一第二进、出港模式切换至靠港模式，所述直流母排功率管理系统接收到靠港命令时，停止轴带发电机，并控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载率设定功率参考值；
模式二十二第三进、出港模式切换至靠港模式，所述交流排功率管理系统接收到靠港命令时，控制一台柴油发电机的负荷向另外一台柴油发电机转移，并分闸其主开关后发出停机命令，然后直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器；
模式二十三第三进、出港模式切换至岸电模式，所述直流母排功率管理系统接收到接入岸电命令时，将锂电池组参考值降为0，接入岸电电源，启动AC/DC 整流器，交流排功率管理系统控制两台柴油发电机的负荷向岸电转移，然后分闸主开关并给出停机命令，最后直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器，同时控制锂电池组根据岸电的负载设定功率参考值；
模式二十四靠港模式切换至岸电模式，所述直流母排功率管理系统接收到接入岸电命令时，将锂电池组参考值降为0，接入岸电电源，交流排功率管理系统控制柴油发电机的负荷向岸电转移，然后分闸主开关并给出停机命令，最后直流母排功率管理系统控制锂电池组根据岸电的负载设定功率参考值；
模式二十五靠港模式切换至航行模式，所述直流母排功率管理系统接收到航行命令时，将锂电池组参考值降为0，启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并控制停止柴油发电机，直流母排功率管理系统将锂电池组的功率参考值降为0；
模式二十六靠港模式切换至第一进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第一进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并分闸主开关并给出停机命令，最后直流母排功率管理系统控制锂电池组根据轴带发电机的负载设定功率参考值；
模式二十七靠港模式切换至第二进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第二进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制柴油发电机和轴带发电机间的负荷分配；
模式二十八靠港模式切换至第三进、出港模式，所述在交流排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，控制启动备用柴油发电机，合闸主开关并进行负荷分配，直流母排功率管理系统控制启动第二DC/AC逆变器，并且控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载设定功率参考值；
模式二十九岸电模式切换至第三进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，交流排功率管理系统控制启动备用柴油发电机，合闸主开关并进行负荷分配，直流母排功率管理系统控制启动第二DC/AC逆变器，并且控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载设定功率参考值；
模式三十岸电模式切换至靠港模式，所述直流母排功率管理系统接收到靠港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，交流排功率管理系统控制启动一台柴油发电机，合闸主开关并转移负荷，将负荷从岸电电源转移至柴油发电机后，直流母排功率管理系统控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载设定功率参考值。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
采用交、直流混合配电，同时配备大容量的锂电池组，利用船舶交直流组网配电功率管理系统，可以实现对船舶电网运行功率消峰填谷的目的，避免了工况改变时，需要频繁起停备用发电机的现况，提高了船舶电网的运行效率和柴油发电机的燃油效率，节能环保，降低了运行成本。
附图说明
图1为船舶交直流组网配电功率管理系统的结构示意图；
图2为航行模式的能量流动示意图；
图3为第一进、出港模式的能量流动示意图；
图4为第二进、出港模式的能量流动示意图；
图5为第三进、出港模式的能量流动示意图；
图6为靠港模式的能量流动示意图；
图7为岸电模式的能量流动示意图；
图8为航行模式切换至第一进、出港模式的能量流动示意图；
图9为航行模式切换至第二进、出港模式的能量流动示意图；
图10为航行模式切换至第三进、出港模式的能量流动示意图；
图11为航行模式切换至靠港模式的能量流动示意图；
图12为第一进、出港模式切换至第二进、出港模式的能量流动示意图；
图13为第一进、出港模式切换至第三进、出港模式的能量流动示意图；
图14为第二进、出港模式切换至第三进、出港模式的能量流动示意图；
图15为第二进、出港模式切换至第一进、出港模式的能量流动示意图；
图16为第三进、出港模式切换至第一进、出港模式的能量流动示意图；
图17为第三进、出港模式切换至第二进、出港模式的能量流动示意图；
图18为第一进、出港模式切换至航行模式；
图19为第二进、出港模式切换至航行模式；
图20为第三进、出港模式切换至航行模式；
图21为第一进、出港模式切换至靠港模式；
图22为第二进、出港模式切换至靠港模式；
图23为第三进、出港模式切换至靠港模式；
图24为第三进、出港模式切换至岸电模式；
图25为靠港模式切换至岸电模式；
图26为靠港模式切换至航行模式；
图27为靠港模式切换至第一进、出港模式；
图28为靠港模式切换至第二进、出港模式；
图29为靠港模式切换至第三进、出港模式；
图30为岸电模式切换至第三进、出港模式；
图31为岸电模式切换至靠港模式；
其中，附图中的虚线箭头表示切换之前模式的能量流动方向。实线箭头表示切换之后模式的能量流动方向。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明的具体实施方式作进一步阐明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1至图31所示，一种船舶交直流组网配电功率管理系统，轴带发电机和岸电电源通过共用一个AC/DC整流器连接直流母排，岸电电源的输出端连接变压器，变压器连接LC滤波器，电流通过LC滤波器，防止了谐波的干扰，使电路中的电流更加纯净，接入AC/DC整流器，锂电池组通过双向DC/DC变换器连接直流母排，锂电池组的输出端通过L滤波器连接双向DC/DC变换器，根据工况的不同，通过控制双向DC/DC变换器改变锂电池组与直流母排之间的能量流动方向，当能量从直流母排流向锂电池组，锂电池组处于充电模式，能量从锂电池组流向直流母排为放电模式，直流母排通过两个并联运行的DC/AC逆变器连接交流排，两个DC/AC逆变器分别为第一DC/AC逆变器和第二DC/AC逆变器，第一DC/AC 逆变器通过LC滤波器、隔离变压器和预充磁变压器连接交流排，第二DC/AC逆变器通过LCL滤波器连接交流排，三台柴油发电机在交流排上并联运行，直流母排通过第三、第四、第五DC/AC逆变器分别连接艏侧推、机舱风机和驱气风机，第一、第二货泵和第一、第二压载泵通过设备附近的DC/AC逆变器连接直流母排。
基于以上的船舶交直流组网配电功率管理系统，包括以下供电方式：
模式一航行模式，当船舶正常航行时，所述交、直流母排由轴带发电机供电，闭合锂电池组的开关，运行双向DC/DC变换器，所述双向DC/DC变换器处于热备状态，功率参考值为0；双向DC/DC变换器处于热备状态，当轴带发电机发生故障停止时，锂电池组能瞬时接入，避免全船失电；
模式二第一进、出港模式，当船舶进、出港时，所述锂电池组的功率参考值根据轴带发电机的负载率设定，当轴带发电机负载率低于50％时，轴带发电机对锂电池组充电，当轴带发电机负载率高于50％时，直流母排功率管理系统控制减小充电功率，最小充电功率为1kW，当轴带发电机负载率高于90％时，直流母排功率管理系统控制锂电池组的放电功率，超过轴带发电机负载功率90％的部分由锂电池组承担，锂电池组的最大放电功率为800kW；
模式三第二进、出港模式，当船舶进、出港时，所述第一DC/AC逆变器的能量流动是双向的，交流排功率管理系统通过调整DC/AC逆变器来实现与柴油发电机之间的负荷分配，当直流母排上的负载小于轴带发电机发出的功率时，此时能量是由直流母排通过DC/AC逆变器流向交流排，但是当直流母排上的负载大于轴带发电机发出的功率时，直流母排功率管理系统启动，能量开始由交流排流向直流母排,交流排功率管理系统停止运行，此时的锂电池组处于充电模式，充电功率为1kW；
模式四第三进、出港模式，当船舶进、出港时，所述两台DC/AC逆变器并联运行，锂电池组参考功率值根据柴油发电机的负荷率设定，当柴油发电机的负荷率超过80％时，超过的发电功率由锂电池组提供，使柴油发电机的负荷率始终维持在80％，但是锂电池组的最大放电功率为800kW，当剩余电量低于30％时，则停止放电，超过的功率仍然由柴油发电机提供，当运行柴油发电机负荷率超过 85％时，交流排功率管理系统控制启动备用柴油发电机，将备用柴油发电机并入直流排，当柴油发电机的负荷率低于50％时，则柴油发电机给锂电池组充电，使柴油发电机的负荷率始终维持在50％，此时锂电池组的最大充电功率是400kW，当锂电池组的剩余电量在40％与90％之间时，则对锂电池组小功率充电，如果剩余电量大于90％，则对电池停止充电；
模式五靠港模式，当船舶靠港时，所述锂电池组参考功率值根据柴油发电机的负荷率设定，当柴油发电机的负荷率超过80％时，超过的发电功率将由锂电池组提供，使柴油发电机的负荷率始终维持在80％，但是锂电池组的最大放电功率为800kW，当剩余电量低于30％时，则停止放电，多余的功率仍然由柴油发电机提供，当运行柴油发电机负荷率超过85％时，交流排功率管理系统控制启动备用柴油发电机，当柴油发电机的负荷率低于50％时，则柴油发电机给锂电池组充电，使柴油发电机的负荷率始终维持在50％，此时锂电池组的最大充电功率是400kW，当锂电池组的剩余电量在40％与90％之间时，则对锂电池组小功率充电，如果剩余电量大于90％，则对电池停止充电；
模式六岸电模式，船舶接入岸电时，所述锂电池组的功率参考值根据岸电的负载率设定，当岸电负载率低于50％时，锂电池组为充电模式，可用锂电池组的最大功率充电，当岸电负载高于50％时，直流母排功率管理系统控制减小充电功率，最小充电功率为1kW，当岸电负载率高于90％时，直流母排功率管理系统控制放电功率，超过岸电负载率90％的部分由锂电池组承担，锂电池组最大放电功率为800kW；
模式七航行模式切换至第一进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到进、出港命令时，锂电池组解除0功率参考状态，且根据轴带发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式八航行模式切换至第二进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到进、出港命令时，启动备用柴油发电机，合闸主开关并转移负荷，直流母排功率管理系统控制锂电池组解除0功率状态，进入小功率充电状态；
模式九航行模式切换至第三进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到进、出港命令时，启动两台柴油发电机，合闸主开关并转移负荷，直流母排功率管理系统会停止轴带发电机并启动第二DC/AC逆变器，并控制锂电池组解除0 功率参考状态，同时根据柴油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式十航行模式切换至靠港模式，所述交流排功率管理系统接收到靠港命令时，启动一台柴油发电机，合闸主开关并转移负荷将负荷从轴带发电机转移至柴油发电机后，直流母排功率管理系统会停止轴带发电机并控制锂电池组解除0功率参考状态，根据柴油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式十一第一进、出港模式切换至第二进、出港模式，所述交流排功率管理系统接收到第二进、出港模式时，启动一台柴油发电机，合闸主开关并转移负荷后，直流母排功率管理系统控制锂电池组开始进入充电模式；
模式十二第一进、出港模式切换至第三进、出港模式，所述交流排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，启动两台柴油发电机，合闸主开关并转移负荷后，直流母排功率管理系统会停止轴带发电机并启动第二DC/AC逆变器，并控制锂电池组解除0功率状态，同时根据油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式十三第二进、出港模式切换至第三进、出港模式，所述交流排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，启动一台备用柴油发电机，主开关合闸并转移负荷后，直流母排功率管理系统停止轴带发电机并启动第二DC/AC逆变器，并控制锂电池组解除0功率参考状态，同时根据柴油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式十四第二进、出港模式切换至第一进、出港模式，在直流母排功率管理系统接收到第一进、出港模式时，将锂电池组功率参考值设置为0，然后交流排功率管理系统控制负载转移，分闸柴油发电机主开关，并给出停止柴油发电机命令，最终锂电池组将按照轴带发电机的负载率设定功率参考值；
模式十五第三进、出港模式切换至第一进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第一进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，然后启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制两台柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，分闸发电机主开关并给出停机命令，直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC 逆变器，同时控制锂电池组根据轴带发电机的负载设定功率参考值；
模式十六第三进、出港模式切换至第二进、出港模式，在直流母排功率管理系统接收到第二进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，然后启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制一台柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并控制停止此台柴油发电机，直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器；
模式十七第一进、出港模式切换至航行模式，所述交、直流母排由轴带发电机和锂电池组供电转变为由轴带发电机供电，直流母排功率管理系统接收到航行命令时，将锂电池组的功率参考值设为0；
模式十八第二进、出港模式切换至航行模式，所述直流母排功率管理系统接收到航行模式时，将锂电池组功率参考值变为0，然后交流排功率管理系统开始转移负荷并分闸主开关后，停止柴油发电机；
模式十九第三进、出港模式切换至航行模式，所述直流母排功率管理系统接收到航行模式时，将锂电池组的功率参考值变为0，然后启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制两台柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并分闸柴油发电机主开关，并给出停机命令，直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器；
模式二十第一进、出港模式切换至靠港模式，所述交流排功率管理系统接收到靠港命令时，启动一台柴油发电机，合闸主开关并转移负荷，将负荷从轴带发电机转移至柴油发电机，直流母排功率管理系统停止轴带发电机，并控制锂电池组根据柴油发电机的负载率设定功率参考值；
模式二十一第二进、出港模式切换至靠港模式，所述直流母排功率管理系统接收到靠港命令时，停止轴带发电机，并控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载率设定功率参考值；
模式二十二第三进、出港模式切换至靠港模式，所述交流排功率管理系统接收到靠港命令时，控制一台柴油发电机的负荷向另外一台柴油发电机转移，并分闸其主开关后发出停机命令，然后直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器；
模式二十三第三进、出港模式切换至岸电模式，所述直流母排功率管理系统接收到接入岸电命令时，将锂电池组参考值降为0，接入岸电电源，启动AC/DC 整流器，交流排功率管理系统控制两台柴油发电机的负荷向岸电转移，然后分闸主开关并给出停机命令，最后直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器，同时控制锂电池组根据岸电的负载设定功率参考值；
模式二十四靠港模式切换至岸电模式，所述直流母排功率管理系统接收到接入岸电命令时，将锂电池组参考值降为0，接入岸电电源，交流排功率管理系统控制柴油发电机的负荷向岸电转移，然后分闸主开关并给出停机命令，最后直流母排功率管理系统控制锂电池组根据岸电的负载设定功率参考值；
模式二十五靠港模式切换至航行模式，所述直流母排功率管理系统接收到航行命令时，将锂电池组参考值降为0，启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并控制停止柴油发电机，直流母排功率管理系统将锂电池组的功率参考值降为0；
模式二十六靠港模式切换至第一进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第一进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并分闸主开关并给出停机命令，最后直流母排功率管理系统控制锂电池组根据轴带发电机的负载设定功率参考值；
模式二十七靠港模式切换至第二进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第二进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制柴油发电机和轴带发电机间的负荷分配；
模式二十八靠港模式切换至第三进、出港模式，所述在交流排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，控制启动备用柴油发电机，合闸主开关并进行负荷分配，直流母排功率管理系统控制启动第二DC/AC逆变器，并且控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载设定功率参考值；
模式二十九岸电模式切换至第三进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，交流排功率管理系统控制启动备用柴油发电机，合闸主开关并进行负荷分配，直流母排功率管理系统控制启动第二DC/AC逆变器，并且控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载设定功率参考值；
模式三十岸电模式切换至靠港模式，所述直流母排功率管理系统接收到靠港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，交流排功率管理系统控制启动一台柴油发电机，合闸主开关并转移负荷，将负荷从岸电电源转移至柴油发电机后，直流母排功率管理系统控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载设定功率参考值。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种船舶交直流组网配电功率管理系统的供电方法，其特征在于，所述船舶交直流组网配电功率管理系统，包括直流母排、岸电电源、轴带发电机、锂电池组、交流排和柴油发电机，所述岸电电源和轴带发电机通过AC/DC整流器连接直流母排，所述锂电池组通过双向DC/DC变换器连接直流母排，所述直流母排通过DC/AC逆变器连接交流排，柴油发电机的输出端连接交流排，所述直流母排与交流排分别基于直流母排功率管理系统和交流排功率管理系统对电源分配进行控制，所述岸电电源和轴带发电机共用一个AC/DC整流器，所述岸电电源输出端连接变压器，所述变压器通过第一LC滤波器连接AC/DC整流器，所述锂电池组输出端通过L滤波器连接双向DC/DC变换器，所述DC/AC逆变器包括第一、第二DC/AC逆变器，所述第一DC/AC逆变器通过第二LC滤波器连接交流排，所述第二LC滤波器与交流排之间设有预充磁变压器和隔离变压器，所述第二DC/AC逆变器连接LCL滤波器，所述LCL滤波器连接交流排，所述直流母排连接货泵和压载泵，所述货泵和压载泵通过泵侧的DC/AC逆变器与直流母排连接，所述直流母排通过第三、第四、第五DC/AC逆变器分别连接艏侧推、机舱风机和驱气风机，所述锂电池组的容量为420KWH，
本供电方法包括以下供电模式：
模式一航行模式，当船舶正常航行时，所述交流排、直流母排由轴带发电机供电，闭合锂电池组的开关，运行双向DC/DC变换器，所述双向DC/DC变换器处于热备状态，锂电池组的功率参考值为0；
模式二第一进、出港模式，当船舶进、出港时，所述锂电池组的功率参考值根据轴带发电机的负载率设定，当轴带发电机负载率低于50%时，轴带发电机对锂电池组充电，当轴带发电机负载率高于50%时，直流母排功率管理系统控制减小充电功率，最小充电功率为1kW，当轴带发电机负载率高于90%时，直流母排功率管理系统控制锂电池组的放电功率，超过轴带发电机负载功率90%的部分由锂电池组承担，锂电池组的最大放电功率为800kW；
模式三第二进、出港模式，当船舶进、出港时，所述第一DC/AC逆变器的能量流动是双向的，交流排功率管理系统通过调整第一DC/AC逆变器来实现与柴油发电机之间的负荷分配，当直流母排上的负载小于轴带发电机发出的功率时，此时能量是由直流母排通过第一DC/AC逆变器流向交流排，但是当直流母排上的负载大于轴带发电机发出的功率时，直流母排功率管理系统启动，能量开始由交流排流向直流母排,交流排功率管理系统停止运行，此时的锂电池组处于充电模式，充电功率为1kW；
模式四第三进、出港模式，当船舶进、出港时，所述第一、第二DC/AC逆变器并联运行，锂电池组的功率参考值根据柴油发电机的负载率设定，当柴油发电机的负载率超过80%时，超过的发电功率由锂电池组提供，使柴油发电机的负载率始终维持在80%，但是锂电池组的最大放电功率为800kW，当剩余电量低于30%时，则停止放电，超过的功率仍然由柴油发电机提供，当运行柴油发电机负载率超过85%时，交流排功率管理系统控制启动备用柴油发电机，将备用柴油发电机并入直流母排，当柴油发电机的负载率低于50%时，则柴油发电机给锂电池组充电，使柴油发电机的负载率始终维持在50%，此时锂电池组的最大充电功率是400kW，当锂电池组的剩余电量在40%与90%之间时，则对锂电池组小功率充电，如果剩余电量大于90%，则对锂电池组停止充电；
模式五靠港模式，当船舶靠港时，所述锂电池组的功率参考值根据柴油发电机的负载率设定，当柴油发电机的负载率超过80%时，超过的发电功率将由锂电池组提供，使柴油发电机的负载率始终维持在80%，但是锂电池组的最大放电功率为800kW，当剩余电量低于30%时，则停止放电，多余的功率仍然由柴油发电机提供，当运行柴油发电机负载率超过85%时，交流排功率管理系统控制启动备用柴油发电机，当柴油发电机的负载率低于50%时，则柴油发电机给锂电池组充电，使柴油发电机的负载率始终维持在50%，此时锂电池组的最大充电功率是400kW，当锂电池组的剩余电量在40%与90%之间时，则对锂电池组小功率充电，如果剩余电量大于90%，则对锂电池组停止充电；
模式六岸电模式，船舶接入岸电时，所述锂电池组的功率参考值根据岸电的负载率设定，当岸电的负载率低于50%时，锂电池组为充电模式，可用锂电池组的最大功率充电，当岸电负载高于50%时，直流母排功率管理系统控制减小充电功率，最小充电功率为1kW，当岸电的负载率高于90%时，直流母排功率管理系统控制放电功率，超过岸电的负载率90%的部分由锂电池组承担，锂电池组最大放电功率为800kW；
模式七航行模式切换至第一进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到进、出港命令时，锂电池组解除0功率参考状态，且根据轴带发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式八航行模式切换至第二进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到进、出港命令时，启动备用柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷，直流母排功率管理系统控制锂电池组解除0功率参考状态，进入小功率充电状态；
模式九航行模式切换至第三进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到进、出港命令时，启动两台柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷，直流母排功率管理系统会停止轴带发电机并启动第二DC/AC逆变器，并控制锂电池组解除0功率参考状态，同时根据柴油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式十航行模式切换至靠港模式，所述交流排功率管理系统接收到靠港命令时，启动一台柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷，将负荷从轴带发电机转移至柴油发电机后，直流母排功率管理系统会停止轴带发电机并控制锂电池组解除0功率参考状态，根据柴油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式十一第一进、出港模式切换至第二进、出港模式，所述交流排功率管理系统接收到第二进、出港模式时，启动一台柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷后，直流母排功率管理系统控制锂电池组开始进入充电模式；
模式十二第一进、出港模式切换至第三进、出港模式，所述交流排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，启动两台柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷后，直流母排功率管理系统会停止轴带发电机并启动第二DC/AC逆变器，并控制锂电池组解除0功率参考状态，同时根据油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式十三第二进、出港模式切换至第三进、出港模式，所述交流排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，启动一台备用柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷后，直流母排功率管理系统停止轴带发电机并启动第二DC/AC逆变器，并控制锂电池组解除0功率参考状态，同时根据柴油发电机的负载率而设定锂电池组的功率参考值；
模式十四第二进、出港模式切换至第一进、出港模式，在直流母排功率管理系统接收到第一进、出港模式时，将锂电池组功率参考值设置为0，然后交流排功率管理系统控制负载转移，分闸柴油发电机主开关，并给出停止柴油发电机命令，最终锂电池组将按照轴带发电机的负载率设定功率参考值；
模式十五第三进、出港模式切换至第一进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第一进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，然后启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制两台柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，分闸柴油发电机主开关并给出停机命令，直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器，同时控制锂电池组根据轴带发电机的负载率设定功率参考值；
模式十六第三进、出港模式切换至第二进、出港模式，在直流母排功率管理系统接收到第二进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，然后启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制一台柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并控制停止此台柴油发电机，直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器；
模式十七第一进、出港模式切换至航行模式，所述交流排、直流母排由轴带发电机和锂电池组供电转变为由轴带发电机供电，直流母排功率管理系统接收到航行命令时，将锂电池组的功率参考值设为0；
模式十八第二进、出港模式切换至航行模式，所述直流母排功率管理系统接收到航行模式时，将锂电池组功率参考值变为0，然后交流排功率管理系统开始转移负荷并分闸柴油发电机主开关后，停止柴油发电机；
模式十九第三进、出港模式切换至航行模式，所述直流母排功率管理系统接收到航行模式时，将锂电池组的功率参考值变为0，然后启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制两台柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并分闸柴油发电机主开关，并给出停机命令，直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器；
模式二十第一进、出港模式切换至靠港模式，所述交流排功率管理系统接收到靠港命令时，启动一台柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷，将负荷从轴带发电机转移至柴油发电机，直流母排功率管理系统停止轴带发电机，并控制锂电池组根据柴油发电机的负载率设定功率参考值；
模式二十一第二进、出港模式切换至靠港模式，所述直流母排功率管理系统接收到靠港命令时，停止轴带发电机，并控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载率设定功率参考值；
模式二十二第三进、出港模式切换至靠港模式，所述交流排功率管理系统接收到靠港命令时，控制一台柴油发电机的负荷向另外一台柴油发电机转移，并分闸其主开关后发出停机命令，然后直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器；
模式二十三第三进、出港模式切换至岸电模式，所述直流母排功率管理系统接收到接入岸电命令时，将锂电池组参考值降为0，接入岸电电源，启动AC/DC整流器，交流排功率管理系统控制两台柴油发电机的负荷向岸电转移，然后分闸柴油发电机主开关并给出停机命令，最后直流母排功率管理系统控制停止第二DC/AC逆变器，同时控制锂电池组根据岸电的负载率设定功率参考值；
模式二十四靠港模式切换至岸电模式，所述直流母排功率管理系统接收到接入岸电命令时，将锂电池组参考值降为0，接入岸电电源，交流排功率管理系统控制柴油发电机的负荷向岸电转移，然后分闸柴油发电机主开关并给出停机命令，最后直流母排功率管理系统控制锂电池组根据岸电的负载率设定功率参考值；
模式二十五靠港模式切换至航行模式，所述直流母排功率管理系统接收到航行命令时，将锂电池组参考值降为0，启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并控制停止柴油发电机，直流母排功率管理系统将锂电池组的功率参考值降为0；
模式二十六靠港模式切换至第一进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第一进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制柴油发电机的负荷转移至轴带发电机，并分闸柴油发电机主开关并给出停机命令，最后直流母排功率管理系统控制锂电池组根据轴带发电机的负载率设定功率参考值；
模式二十七靠港模式切换至第二进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第二进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，启动轴带发电机，交流排功率管理系统控制柴油发电机和轴带发电机间的负荷分配；
模式二十八靠港模式切换至第三进、出港模式，所述交流排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，控制启动备用柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并进行负荷分配，直流母排功率管理系统控制启动第二DC/AC逆变器，并且控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载率设定功率参考值；
模式二十九岸电模式切换至第三进、出港模式，所述直流母排功率管理系统接收到第三进、出港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，交流排功率管理系统控制启动备用柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并进行负荷分配，直流母排功率管理系统控制启动第二DC/AC逆变器，并且控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载率设定功率参考值；
模式三十岸电模式切换至靠港模式，所述直流母排功率管理系统接收到靠港模式时，将锂电池组的功率参考值降为0，交流排功率管理系统控制启动一台柴油发电机，合闸柴油发电机主开关并转移负荷，将负荷从岸电电源转移至柴油发电机后，直流母排功率管理系统控制锂电池组开始根据柴油发电机的负载率设定功率参考值。
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