CN117200324A - 船舶直流组网并机控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船舶直流组网并机控制系统及控制方法，属于船舶控制系统技术领域，控制系统包括能量管理柜、整流柜、斩波柜、母联柜、日用电逆变柜、主推进柜和侧推进柜，通过主控制器对各控制柜的控制实现了柴油发电机组经过整流后和动力电池进行并机，能够按比例对各电源模块即柴油发电机组和动力电池进行负荷分配和转移，使能量得到高效利用；并且通过母联控制器对直流母线的检测以及机组监控仪和电池管理系统对电源模块状态的检测可以及时检测到系统故障，并进行相应的处理，确保系统能够继续运行，确保系统安全可靠。

Description

船舶直流组网并机控制系统及控制方法

技术领域

本发明属于船舶控制系统技术领域，具体涉及一种船舶直流组网并机控制系统及控制方法。

背景技术

目前船舶电力推进系统多采用交流组网的方式，船舶交流组网电力推进系统，即柴油机带动同步发电机发电，产生的恒频恒压交流电通过交流配电盘进行交流组网，交流组网后的交流电压在经过交-直-交变频器后，驱动船舶推进电动机工作，推进电动机在驱动船舶推进器推动船舶运行。但在电能的发电、并网、分配过程中，电能损耗偏高，能量利用率偏低，且并网过程会对交流系统造成震荡。

为解决交流组网带来的不足，采用直流组网配电方式，即通过直流母线将电能汇聚到一起，再分配给相关负荷使用，直流负荷直接由直流母线供电或者降压供电，交流负荷通过变频器将直流电能逆变为交流电供电，省去了交流并网的过程。同时，直流组网配电方式具备损耗低，电能质量高，能量分配管理高效等优点，解决了交流组网配电方式的能源利用率低，能量转换慢等缺点。

近年来，电力推进船舶采用直流组网配电方式的研究越来越多，但现有技术中仅涉及了使用2台柴油发电机组发电的直流组网并联控制方法，对于其他电源模块如动力电池等多能源同时接入电网，实现能量高效分配的管理方案并不成熟，因此对直流组网配电进行并机及负荷分配的研究将是实现高效能源利用率的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种船舶直流组网并机控制系统及控制方法，实现了柴油发电机组经过整流后和动力电池进行并机、负荷分配和转移。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

船舶直流组网并机控制系统，包括：能量管理柜，包括触摸屏和主控制器，所述主控制器与系统中各部分的控制器通讯连接，用于监控系统各部分的运行参数和状态以及进行能量分配和转移；整流柜，设置有多个，包括整流控制器、与所述整流控制器电气连接的整流器和发电机组交流断路器，所述发电机组交流断路器电气连接于柴油发电机组与所述整流器之间，所述整流器的输出端电气连接于直流母线；斩波柜，包括斩波控制器、与所述斩波控制器电气连接的斩波器和直流断路器，所述直流断路器电气连接于动力电池与所述斩波器之间，所述斩波器的另一端电气连接于所述直流母线，所述斩波控制器控制所述斩波器和所述直流断路器对所述动力电池进行充放电模式的切换；母联柜，包括母联控制器、母联直流断路器和绝缘监测仪，所述母联直流断路器电气连接于第一直流母线与第二直流母线之间，所述绝缘监测仪设置有两个且别与所述第一直流母线和所述第二直流母线电气连接，所述母联控制器与所述母联直流断路器电气连接用于控制所述第一直流母线与所述第二直流母线的通断，所述母联控制器的电压检测单元与所述第一直流母线和所述第二直流母线电气连接，所述母联控制器与所述绝缘监测仪电气连接用于接收所述绝缘监测仪发送的参数并控制所述绝缘监测仪的投切；日用电逆变柜，设置有多个，包括日用电控制器、与所述日用电控制器电气连接的日用电逆变器和日用电交流断路器，所述日用电交流断路器电气连接于所述日用电逆变器与日用电器之间，所述日用电逆变器的输入端电气连接于所述直流母线的输出端；主推进柜，设置有多个，包括主推进控制器、与所述主推进控制器电气连接的主推进逆变器和主推进交流断路器，所述主推进交流断路器电气连接于所述主推进逆变器与主推进器之间，所述主推进逆变器的输入端电气连接于所述直流母线的输出端；侧推进柜，包括侧推进控制器、与所述侧推进控制器电气连接的侧推进逆变器和侧推进交流断路器，所述侧推进交流断路器电气连接于所述侧推进逆变器与侧推进器之间，所述侧推进逆变器的输入端电气连接于所述直流母线的输出端。

进一步的，所述柴油发电机组与所述直流母线之间电气连接有整流预充单元，所述整流预充单元包括预充断路器、预充接触器、预充电阻和预充整流器；所述动力电池与所述直流母线之间电气连接有斩波预充单元，所述斩波预充单元包括预充断路器、预充接触器、预充电阻和预充斩波器；所述预充整流器和所述预充斩波器与所述直流母线之间分别电气连接有快速熔断器。

进一步的，所述整流控制器通讯连接有机组监控仪，所述机组监控仪与所述柴油发电机组电气连接用于控制所述柴油发电机组启停和检测其运行参数并发送至所述整流控制器；所述斩波控制器通讯连接有电池管理系统，所述电池管理系统与所述动力电池电气连接用于检测所述动力电池的运行参数并发送至所述斩波控制器。

基于上述船舶直流组网并机控制系统的控制方法，系统正常工作时，所述母联直流断路器闭合，所述主控制器向所述母联控制器发送信号控制其中一个所述绝缘监测仪投入；当发生系统故障时全船停电时，所述主控制器切换进入黑启动模式，所述黑启动模式为所述主控制器向所述母联控制器发送信号控制所述母联直流断路器分闸，并控制两所述绝缘监测仪投入，所述主控制器根据所述绝缘监测仪监测情况判断所述第一直流母线和所述第二直流母线是否故障，所述整流柜和所述斩波柜电气连接至无故障的所述第一直流母线或所述第二直流母线。

进一步的，所述主控制器根据所述整流控制器和所述斩波控制器上传的所述机组监控仪和所述电池管理系统发送的信号，判断相应的所述柴油发电机组和所述动力电池是否发生故障，如所述柴油发电机组或所述动力电池发生故障急停，所述主控制器根据负载分级情况，发出功率限制信号给所述主推进控制器和所述日用电控制器，按级别进行卸载。

进一步的，所述主控制器接收所述整流控制器、所述斩波控制器、所述母联控制器、所述日用电控制器、所述主推进控制器和所述侧推进控制器的功率信号，计算所述直流母线是否有可用功率，所述电池管理系统检测所述动力电池的荷电量，所述主控制器根据所述直流母线的可用功率情况和所述斩波控制器发送的所述荷电量控制所述动力电池在放电模式和充电模式之间进行切换。

进一步的，通过所述触摸屏发送启动信号给所述主控制器，所述主控制器根据所述母联控制器反馈信号判断所述直流母线电压是否正常，如不正常，所述主控制器、所述整流控制器和所述斩波控制器分别进行报警，并导通所述整流预充单元和所述斩波预充单元对各变流器进行电容预充；当所述直流母线电压正常时，所述整流控制器和所述斩波控制器分别控制所述发电机组交流断路器和所述直流断路器合闸，所述动力电池切换为放电状态，所述整流器和所述斩波器分别泵压到所述直流母线，各所述变流器导通，并机完成。

进一步的，所述主控制器计算运行的所述柴油发电机组的总额定功率和带载功率，当所述带载功率小于所述总额定功率的80％时，如所述动力电池的荷电量小于0.9，所述主控制器控制所述动力电池进入充电模式；如所述动力电池的荷电量不小于0.9，所述主控制器发送限流信号给所述斩波控制器控制所述斩波器限流为0，所述动力电池处于并网待机状态，所述柴油发电机组承担负荷运行。

进一步的，当所述带载功率不小于所述总额定功率的80％时，如所述动力电池的荷电量小于低电阈值，所述主控制器进行报警；如所述动力电池的荷电量不小于所述低电阈值，所述主控制器发送限流信号给所述整流控制器控制所述整流器限流，使所述柴油发电机组承担所述总额定功率的80％，所述动力电池承担所述总额定功率的20％。

进一步的，当所述带载功率大于所述总额定功率的70％时，所述主控制器向所述整流控制器发送启动信号，启动一台未运行的所述柴油发电机组；当所述带载功率小于所述总额定功率的30％时，所述主控制器向所述整流控制器发送启停机信号，停止一台运行的所述柴油发电机组。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明的船舶直流组网并机控制系统及控制方法，通过能量管理柜中主控制器对整流柜、斩波柜、母联柜、日用电逆变柜、主推进柜和侧推进柜内控制器的控制，实现了柴油发电机组经过整流后和动力电池进行并机，能够按比例对各电源模块即柴油发电机组和动力电池进行负荷分配和转移，使能量得到高效利用，并且通过对直流母线和电源模块状态的检测可以及时排除系统故障，确保系统可靠。

附图说明

图1是本发明船舶直流组网并机控制系统的结构示意图；

图2是本发明船舶直流组网并机控制系统的控制流程图；

图3是动力电池的充电模式和放电模式的控制流程图；

图中，10-能量管理柜，11-触摸屏，12-主控制器，13-交换机，20-母联柜，21-母联控制器，22-母联直流断路器，23、24-绝缘监测仪，30、31-整流柜，32-整流控制器，33-机组监控仪，34-整流器，35-发电机组交流断路器，40-斩波柜，41-斩波控制器，42-电池管理系统，43-斩波器，44-直流断路器，50、51-日用电逆变柜，52-日用电控制器，53-日用电逆变器，54-日用电交流断路器，60、61-主推进柜，62-主推进控制器，63-主推进逆变器，64-制动电阻，65-主推进交流断路器，70-侧推进柜，71-侧推进控制器，72-侧推进逆变器，73-侧推进交流断路器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。

在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。大于、小于、超过等理解为不包括本数。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

在本说明书的描述中，除非另有明确的限定，“设置”、“安装”、“连接”等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

实施例一：

如图1所示，船舶直流组网并机控制系统，包括：能量管理柜10、整流柜(30、31)、斩波柜40、母联柜20、日用电逆变柜(50、51)、主推进柜(60、61)和侧推进柜70。能量管理柜10包括触摸屏11和主控制器12，主控制器12与系统中各部分的控制器通讯连接，用于监控系统各部分的运行参数和状态以及进行能量分配和转移。其中，主控制器12采用西门子CPU1513R13，触摸屏11与主控制器12之间通过Modbus RS485进行通讯，主控制器12与其他各控制柜中的控制器之间采用Profinet通讯，与CAN通讯相比，可以确保系统更可靠，不会因单点故障而导致系统崩溃。能量管理柜10连接有交换机13，能够为能量管理柜10提供更多的网络接口，便于连接到其他控制柜。

如图1所示，整流柜设置有多个，本实施方式中以两个整流柜(30、31)进行示例。整流柜(30、31)包括整流控制器32、整流器34和发电机组交流断路器35，发电机组交流断路器35电气连接于柴油发电机组(图中未示出)与整流器34之间，整流器34的输出端电气连接于直流母线，整流控制器32与整流器34电气连接用于检测整流器34的输入输出参数和控制整流器34的启停，整流控制器32与发电机组交流断路器35电气连接用于控制发电机组交流断路器35的分合闸。其中，整流控制器32检测的整流器34的输入输出参数为输入侧和输出侧的电压、频率、电流等信号，计算在线功率然后传递给主控制器12。主控制器12根据柴油发电机组的负荷程度自动增减柴油发电机组，以确保能量能够得到高效利用。

如图1所示，整流控制器32通讯连接有机组监控仪33，机组监控仪33与柴油发电机组电气连接用于控制柴油发电机组启停和检测其运行参数并发送至整流控制器32，整流控制器32将柴油发电机组的运行参数上传给主控制器12。整流控制器32除接受主控制器12发送的启停信号外，还能够接受整流柜(30、31)的面板的启停信号并发送给机组监控仪33。其中，整流控制器32采用西门子CPU1200芯片。

如图1所示，斩波柜40包括斩波控制器41、斩波器43和直流断路器44，直流断路器44电气连接于动力电池(图中未示出)与斩波器43之间，斩波器43的另一端电气连接于直流母线，斩波控制器41与斩波器43电气连接用于检测斩波器43的输入输出参数以及控制斩波器43的启停和模式切换，斩波控制器41与直流断路器44电气连接用于控制直流断路器44的开合闸，通过对斩波器43和直流断路器44的控制实现对动力电池充放电的模式切换。其中，斩波控制器41检测的斩波器43的输入输出参数为输入侧和输出侧的电压、频率、电流等信号，计算在线功率然后传递给主控制器12。动力电池作为在线备用电源，在系统负荷较小时进行充电，在系统负荷较大时进行放电与柴油发电机组一起给直流母线供电。

如图1所示，斩波控制器41通讯连接有电池管理系统42，电池管理系统42与动力电池电气连接用于检测动力电池的运行参数并发送至斩波控制器41，斩波控制器41将动力电池的运行参数上传给主控制器12。其中，斩波控制器41采用西门子CPU1200芯片。

如图1所示，母联柜20包括母联控制器21、母联直流断路器22和绝缘监测仪(23、24)，母联直流断路器22电气连接于第一直流母线与第二直流母线之间，绝缘监测仪(23、24)设置有两个且别与第一直流母线和第二直流母线电气连接，母联控制器21与母联直流断路器22电气连接用于控制第一直流母线与第二直流母线的通断，当发生短路或绝缘低等系统故障时，可将母联直流断路器22分闸，电源模块投入无故障的母线段，保证系统继续运行。且当母联直流断路器22合闸时，可仅投入一个绝缘监测仪23。

母联控制器21的电压检测单元与第一直流母线和第二直流母线电气连接，母联控制器21将第一直流母线和第二直流母线的电压信号和母联直流断路器22的的分合状态传递给主控制器12。母联控制器21与绝缘监测仪(23、24)电气连接，用于接收绝缘监测仪(23、24)发送的参数并控制绝缘监测仪(23、24)的投切。母联控制器21能够接受来自母联柜20面板命令和来自主控制器12的命令，来控制母联直流断路器22的分合闸和两绝缘监测仪(23、24)的投切。

柴油发电机组与直流母线之间电气连接有整流预充单元(图中未示出)，整流预充单元包括预充断路器、预充接触器、预充电阻和预充整流器。动力电池与直流母线之间电气连接有斩波预充单元，斩波预充单元包括预充断路器、预充接触器、预充电阻和预充斩波器斩波器43。系统启动时，母联控制器21检测到直流母线的电压不正常时，启动整流预充单元和斩波预充单元对各变流器即整流器、斩波器和逆变器的电容进行预充。预充整流器和预充斩波器与直流母线之间分别电气连接有快速熔断器，避免压差过大。

如图1所示，日用电逆变柜设置有多个，本实施方式中以两个日用电逆变柜(50、51)进行示例。日用电逆变柜(50、51)包括日用电控制器52、日用电逆变器53和日用电交流断路器54，日用电交流断路器54电气连接于日用电逆变器53与日用电器之间，日用电逆变器53的输入端电气连接于直流母线的输出端，将直流母线输入的直流电逆变为交流电为日用电器供电。日用电逆变控制器与日用电逆变器53电气连接用于检测日用电逆变器53的输入输出参数，如输入输出电压、电流和输出频率，并计算输出功率传递给主控制器12。日用电控制器52与日用电交流断路器54电气连接用于控制日用电交流断路器54的分合闸。日用电器按重要程度分级设置，当电源模块即柴油发电机组或动力电池发生故障急停时，按级别进行卸载。

如图1所示，主推进柜设置有多个，本实施方式中以两个主推进柜(60、61)进行示例。主推进柜(60、61)包括主推进控制器62、主推进逆变器63和主推进交流断路器65，主推进交流断路器65电气连接于主推进逆变器63与主推进器之间，主推进逆变器63的输入端电气连接于直流母线的输出端，将直流母线输入的直流电逆变为交流电为主推进器供电。主推进控制器62与主推进逆变器63电气连接于检测主推进逆变器63的输入输出参数如输入输出电压、电流和输出频率等，并计算输出功率传递给主控制器12。主推进控制器62能够限制主推进逆变器63的功率输出，主推进器按重要程度分级设置，当电源模块即柴油发电机组或动力电池发生故障急停时，按级别进行卸载。

如图1所示，主推进逆变器63还电气连接有制动电阻64，主推进控制器62根据接收到的急停信号和直流母线电压情况投切制动电阻64，以吸收制动时电机反转导致直流母线升高的电压，主控制器12与主推进交流断路器65电气连接用于控制主推进交流断路器65的分合闸。

如图1所示，侧推进柜70包括侧推进控制器71、侧推进逆变器72和侧推进交流断路器73，侧推进交流断路器73电气连接于侧推进逆变器72与侧推进器之间，侧推进逆变器72的输入端电气连接于直流母线的输出端，将直流母线输入的直流电逆变为交流电为侧推进器供电。侧推进控制器71与侧推进逆变器72电器连接用于检测侧推进逆变器72的输入输出参数如输入输出电压、电流和输出频率等，并计算输出功率传递给主控制器12。侧推进控制器71与侧推进交流断路器73电气连接用于控制侧推进交流断路器73的分合闸。

实施例二：

如图1所示，基于上述船舶直流组网并机控制系统的控制方法，系统正常工作时，母联直流断路器22闭合，主控制器12向母联控制器21发送信号控制其中一个绝缘监测仪(23、24)投入。当发生短路或绝缘等系统故障时全船停电时，主控制器12切换进入黑启动模式，黑启动模式为主控制器12向母联控制器21发送信号控制母联直流断路器22分闸，并控制两绝缘监测仪(23、24)投入，主控制器12根据绝缘监测仪(23、24)监测情况判断第一直流母线和第二直流母线是否故障，整流柜(30、31)和斩波柜40电气连接至无故障的第一直流母线或第二直流母线。本系统能够将电源模块及时切换到无故障的直流母线上，保证船舶设备的正常运行。

如图1所示，主控制器12根据整流控制器32和斩波控制器41上传的机组监控仪33和电池管理系统42发送的信号，判断相应的柴油发电机组和动力电池是否发生故障，如柴油发电机组或动力电池发生故障急停，主控制器12根据负载分级情况，发出功率限制信号给主推进控制器62和日用电控制器52，按级别进行卸载，确保系统安全运行。

如图2所示，通过触摸屏11发送启动信号给主控制器12，主控制器12根据母联控制器21反馈信号判断直流母线电压是否正常，如不正常，主控制器12、整流控制器32和斩波控制器41分别进行报警，并启动整流预充单元和斩波预充单元对各变流器进行电容预充。当直流母线电压正常时，延时2s后(该时间可根据需要进行设置)整流控制器32和斩波控制器41分别控制发电机组交流断路器35和直流断路器44合闸，5s内各变流器就绪然后导通启动，动力电池放电，整流器34和斩波器43分别泵压到直流母线，并机完成。

如图1和图3共同所示，主控制器12接收整流控制器32、斩波控制器41、母联控制器21、日用电控制器52、主推进控制器62和侧推进控制器71的功率信号，计算直流母线是否有可用功率，电池管理系统42检测动力电池的荷电量SOC，主控制器12根据直流母线的可用功率情况和斩波控制器41发送的荷电量SOC控制动力电池在放电模式和充电模式之间进行切换。

如图3所示，系统启动后动力电池首先进入放电模式，主控制器12计算运行的柴油发电机组的总额定功率和带载功率，当带载功率小于总额定功率的80％时，如动力电池的荷电量小于0.9，主控制器12控制动力电池进入充电模式。如动力电池的荷电量不小于0.9，主控制器12发送限流信号给斩波控制器41控制斩波器43限流为0，动力电池处于并网待机状态，柴油发电机组承担负荷运行。

如图3所示，当带载功率不小于总额定功率的80％时，如动力电池的荷电量小于低电阈值，主控制器12进行报警，提醒工作人员动力电池缺电。如动力电池的荷电量不小于低电阈值，主控制器12发送限流信号给整流控制器32控制整流器34限流，使柴油发电机组承担总额定功率的80％，动力电池承担总额定功率的20％。其中，低电阈值由工作人员根据经验进行设置，本实施方式中，低电阈值设置为0.5。

如图3所示，当带载功率大于总额定功率的70％时，主控制器12计算是否有柴油发电机组可投入，如有可投入机组，主控制器12向整流控制器32发送启动信号，启动一台未运行的柴油发电机组(按优先级顺序)，如没有可投入机组，能量管理柜10进行报警，并机成功后，继续对机组带载功率与运行机组总额定功率进行比较以判断动力电池是否需要切换充放电状态。当带载功率小于总额定功率的30％时，主控制器12向整流控制器32发送启停机信号，停止一台运行的柴油发电机组(按优先级顺序)。

本发明的船舶直流组网并机控制系统及控制方法通过能量管理柜中主控制器对整流柜、斩波柜、母联柜、日用电逆变柜、主推进柜和侧推进柜内控制器的控制，实现了柴油发电机组经过整流后和动力电池进行并机，能够按比例对各电源模块即柴油发电机组和动力电池进行负荷分配和转移，使能量得到高效利用，并且通过对直流母线和电源模块状态的检测可以及时排除系统故障，确保系统可靠。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，这些仅仅是举例说明，本发明的保护范围是由所述权利要求书限定。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，在没有经过任何创造性的劳动下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.船舶直流组网并机控制系统，其特征在于，包括：

能量管理柜，包括触摸屏和主控制器，所述主控制器与系统中各部分的控制器通讯连接，用于监控系统各部分的运行参数和状态以及进行能量分配和转移；

整流柜，设置有多个，包括整流控制器、与所述整流控制器电气连接的整流器和发电机组交流断路器，所述发电机组交流断路器电气连接于柴油发电机组与所述整流器之间，所述整流器的输出端电气连接于直流母线；

斩波柜，包括斩波控制器、与所述斩波控制器电气连接的斩波器和直流断路器，所述直流断路器电气连接于动力电池与所述斩波器之间，所述斩波器的另一端电气连接于所述直流母线，所述斩波控制器控制所述斩波器和所述直流断路器对所述动力电池进行充放电模式的切换；

母联柜，包括母联控制器、母联直流断路器和绝缘监测仪，所述母联直流断路器电气连接于第一直流母线与第二直流母线之间，所述绝缘监测仪设置有两个且别与所述第一直流母线和所述第二直流母线电气连接，所述母联控制器与所述母联直流断路器电气连接用于控制所述第一直流母线与所述第二直流母线的通断，所述母联控制器的电压检测单元与所述第一直流母线和所述第二直流母线电气连接，所述母联控制器与所述绝缘监测仪电气连接用于接收所述绝缘监测仪发送的参数并控制所述绝缘监测仪的投切；

日用电逆变柜，设置有多个，包括日用电控制器、与所述日用电逆变器电气连接的日用电逆变器和日用电交流断路器，所述日用电交流断路器电气连接于所述日用电逆变器与日用电器之间，所述日用电逆变器的输入端电气连接于所述直流母线的输出端；

主推进柜，设置有多个，包括主推进控制器、与所述主推进控制器电气连接的主推进逆变器和主推进交流断路器，所述主推进交流断路器电气连接于所述主推进逆变器与主推进器之间，所述主推进逆变器的输入端电气连接于所述直流母线的输出端；

侧推进柜，包括侧推进控制器、与所述侧推进柜电气连接的侧推进逆变器和侧推进交流断路器，所述侧推进交流断路器电气连接于所述侧推进逆变器与侧推进器之间，所述侧推进逆变器的输入端电气连接于所述直流母线的输出端。

2.根据权利要求1所述的船舶直流组网并机控制系统，其特征在于，所述柴油发电机组与所述直流母线之间电气连接有整流预充单元，所述整流预充单元包括预充断路器、预充接触器、预充电阻和预充整流器；所述动力电池与所述直流母线之间电气连接有斩波预充单元，所述斩波预充单元包括预充断路器、预充接触器、预充电阻和预充斩波器；所述预充整流器和所述预充斩波器与所述直流母线之间分别电气连接有快速熔断器。

3.根据权利要求2所述的船舶直流组网并机控制系统，其特征在于，所述整流控制器通讯连接有机组监控仪，所述机组监控仪与所述柴油发电机组电气连接用于控制所述柴油发电机组启停和检测其运行参数并发送至所述整流控制器；所述斩波控制器通讯连接有电池管理系统，所述电池管理系统与所述动力电池电气连接用于检测所述动力电池的运行参数并发送至所述斩波控制器。

4.基于权利要求3所述的船舶直流组网并机控制系统的控制方法，其特征在于，系统正常工作时，所述母联直流断路器闭合，所述主控制器向所述母联控制器发送信号控制其中一个所述绝缘监测仪投入；当发生系统故障时全船停电时，所述主控制器切换进入黑启动模式，所述黑启动模式为所述主控制器向所述母联控制器发送信号控制所述母联直流断路器分闸，并控制两所述绝缘监测仪投入，所述主控制器根据所述绝缘监测仪监测情况判断所述第一直流母线和所述第二直流母线是否故障，所述整流柜和所述斩波柜电气连接至无故障的所述第一直流母线或所述第二直流母线。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述主控制器根据所述整流控制器和所述斩波控制器上传的所述机组监控仪和所述电池管理系统发送的信号，判断相应的所述柴油发电机组和所述动力电池是否发生故障，如所述柴油发电机组或所述动力电池发生故障急停，所述主控制器根据负载分级情况，发出功率限制信号给所述主推进控制器和所述日用电控制器，按级别进行卸载。

6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，所述主控制器接收所述整流控制器、所述斩波控制器、所述母联控制器、所述日用电控制器、所述主推进控制器和所述侧推进控制器的功率信号，计算所述直流母线是否有可用功率，所述电池管理系统检测所述动力电池的荷电量，所述主控制器根据所述直流母线的可用功率情况和所述斩波控制器发送的所述荷电量控制所述动力电池在放电模式和充电模式之间进行切换。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，通过所述触摸屏发送启动信号给所述主控制器，所述主控制器根据所述母联控制器反馈信号判断所述直流母线电压是否正常，如不正常，所述主控制器、所述整流控制器和所述斩波控制器分别进行报警，并导通所述整流预充单元和所述斩波预充单元对各变流器进行电容预充；当所述直流母线电压正常时，所述整流控制器和所述斩波控制器分别控制所述发电机组交流断路器和所述直流断路器合闸，所述动力电池切换为放电状态，所述整流器和所述斩波器分别泵压到所述直流母线，各所述变流器导通，并机完成。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述主控制器计算运行的所述柴油发电机组的总额定功率和带载功率，当所述带载功率小于所述总额定功率的80％时，如所述动力电池的荷电量小于0.9，所述主控制器控制所述动力电池进入充电模式；如所述动力电池的荷电量不小于0.9，所述主控制器发送限流信号给所述斩波控制器控制所述斩波器限流为0，所述动力电池处于并网待机状态，所述柴油发电机组承担负荷运行。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，当所述带载功率不小于所述总额定功率的80％时，如所述动力电池的荷电量小于低电阈值，所述主控制器进行报警；如所述动力电池的荷电量不小于所述低电阈值，所述主控制器发送限流信号给所述整流控制器控制所述整流器限流，使所述柴油发电机组承担所述总额定功率的80％，所述动力电池承担所述总额定功率的20％。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，当所述带载功率大于所述总额定功率的70％时，所述主控制器向所述整流控制器发送启动信号，启动一台未运行的所述柴油发电机组；当所述带载功率小于所述总额定功率的30％时，所述主控制器向所述整流控制器发送启停机信号，停止一台运行的所述柴油发电机组。