一种推进功率动态自适应控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于船舶电力推进系统技术领域，具体涉及一种推进功率动态自适应控制 方法，用于实现电力推进船舶的安全可靠航行。
【背景技术】
[0002] 以往电力推进船舶不具备推进功率自适应控制功能，当机组负荷率达到95%时， 功率管理系统会发出"机组负荷率高"报警，以提示操作者降低推进功率或者投入备用机 组。在配备自动电站的船舶上，也无法完全发挥自动电站的自动化优势，存在安全隐患。
[0003] 例如船舶电站在常用的"半自动"模式下，当船舶从经济航行转到全速航行时，需 要先将备用机组启动，并车及负荷转移完成以后，才能满功率全速航行，否则可能造成在网 机组过载而故障停机，导致全船失电。在"自动"模式下，当船舶从经济航行转到全速航行 时，也需要逐步增加推进功率，待在网机组负荷率达到一定程度时，功率管理系统自动启用 备用机组，并车及负荷转移完成以后，才能全速航行。上述流程不仅操作繁琐，而且操作不 当可能会导致严重事故。
[0004] 另一方面，当船舶全速航行时，机组均处于高负荷状态，此时若某台机组突然发生 故障停机，该机组负荷迅速分配到其他在网机组上，这很有可能导致其他在网机组过载停 机，最终全船失电。
[0005] 如果能提供一种推进功率动态自适应控制方法，能够使推进功率动态适应机组可 用功率，就可以提尚电力推进船舶的自动化特性，更可以提尚航彳丁安全性。
【发明内容】
[0006] 本发明为了克服现有技术的缺点和不足，本发明提供了一种推进功率动态自适应 控制方法。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种推进功率动态自适应控制方 法，包括以下步骤：a)、通过功率管理系统采集主配电板母联开关状态、柴油发电机组的在 网状态及负荷率后发送给控制器，控制器综合上述信息及变频器当前输出功率，对变频器 进行动态功率限制和快速功率限制；b)、在动态功率限制过程中，控制器实时监测主配电板 母联开关状态、柴油发电机组的负荷率，不断调节变频器输出功率的限幅值，确保柴油发电 机组安全运行；c)、在快速功率限制过程中，控制器实时监测柴油发电机组的负荷率及相应 主开关状态，当有发电机组发生故障导致主开关断开，控制器能够快速限制变频器的输出 功率，确保剩余发电机组安全运行。
[0008] 所述的一种推进功率动态自适应控制方法，其控制器检测当前负荷率最大的发电 机组，当该机组负荷率大于95%时，控制器进入动态功率限制模式，开始逐步减小当前变频 器的输出功率限幅值以降低推进功率，直到该机组负荷率降低到85%的相对安全水平。
[0009] 所述的一种推进功率动态自适应控制方法，其柴油发电机组为普通三相船用柴油 发电机组，所述的功率管理系统包含并车及保护单元和可编程逻辑控制器，所述的控制器 为嵌入式处理器，所述的变频器为电压源型变频器。
[0010] 所述的一种推进功率动态自适应控制方法，其柴油发电机组为中压或低压发电机 组。
[0011] 所述的一种推进功率动态自适应控制方法，其控制器具有开关量输入接口、开关 量输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口和可编程接口。
[0012] 所述的一种推进功率动态自适应控制方法，其变频器为中压或低压变频器。
[0013] 本发明的有益效果是：采用模块化设计，各模块功能独立，模块间接口清晰，具有 更好的可维护性及可扩展性；具有广泛的适应性，在满足接口要求前提下，可以适用于大多 数电力推进船舶；为电力推进船舶进行了针对性优化，在保证系统安全的前提下能最大限 度的发挥电力推进系统的优势。
[0014] 本发明能提高电力推进船舶航行安全性，使电力推进船舶在正常航行和发生故障 时，都能最大限度的保护在网机组，防止在网机组过载停机导致全船失电，是未来电力推进 船舶发展的方向。
【附图说明】
[0015] 图1为本发明一实施例的系统原理示意图； 图2为本发明一实施例中控制器与各部分的接口图； 图3为本发明中功率管理系统与柴油发电机组及主开关的接口图； 图4为本发明中控制器的动态功率限制流程图； 图5为本发明中控制器的快速功率限制流程图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0017] 本发明涉及一种推进功率动态自适应控制方法，用于实现电力推进船舶的安全可 靠航行，使电力推进船舶的推进功率始终匹配电站的可用功率，避免全船失电的发生，适用 于各种电力推进船舶及各种运行工况。包括以下步骤： a) 、通过功率管理系统2采集主配电板母联开关状态、柴油发电机组1的在网状态及负 荷率后发送给控制器3,控制器3综合上述信息及变频器4当前输出功率，对变频器4进行 动态功率限制和快速功率限制； b) 、在动态功率限制过程中，控制器3实时监测主配电板母联开关状态、柴油发电机组 1的负荷率，不断调节变频器4输出功率的限幅值，确保柴油发电机组1安全运行。
[0018] c)、在快速功率限制过程中，控制器3实时监测柴油发电机组1的负荷率及相应主 开关状态，当有发电机组发生故障导致主开关断开，控制器3能够快速限制变频器4的输出 功率，确保剩余发电机组安全运行。
[0019] 当某台机组发生故障停机时，控制器3可以快速限制变频器4输出功率，确保剩 余在网机组的安全。根据发生故障停机的严重程度，即故障停机导致的功率损失率，对快 速降负荷进行分级处理。当功率损失率较小时，快速功率限制的幅度可以较小，当功率损 失率较大时，快速功率限制的幅度相应较大。在兼顾机组安全的前提下，最大限度减少 因快速降负荷而导致的推进转速跌落。功率损失率按如下公式计算：功率损失率（％)=
[0020] 其中，各种因素都会导致机组负荷率波动，控制器3检测当前负荷率最大的发电 机组1，当该机组负荷率大于95%时，控制器3进入动态功率限制模式，开始逐步减小当前变 频器4的输出功率限幅值以降低推进功率，直到该机组负荷率降低到85%的相对安全水平。
[0021] 所述的柴油发电机组1为普通三相船用柴油发电机组，所述的功率管理系统2包 含并车及保护单元（PPU)和可编程逻辑控制器（PLC)及其控制程序，功率管理系统2可以根 据功率需求和用电情况进行电能综合管理、协调控制和集中保护，并车及保护单元可以采 集每台机组三相电压、电流及频率，同时可以对机组进行升速、降速、升压、降压控制，调节 机组的有功及无功分配，实现机组间的负载平衡。
[0022] 所述的控制器3为普通嵌入式处理器，所述的变频器4为普通电压源型变频器。功 率管理系统2可以对每台主发电机组进行监控并协调各发电机组的工作，主要包括起机、 并车、不间断负荷转移、解列、停机，为推进系统和其他用电设备提供可靠、稳定及优化配置 的电力能源。
[0023] 控制器3在增加功率限幅值的过程中，限幅值按照一定斜率上升，确保推进功率 增加的平稳性。控制器3在减小功率限幅值的过程中，限幅值直接减小到计算值，确保推进 功率限制的快速性。控制器3可以将功率限制状态发送给操