本发明属于船舶电气控制领域，具体涉及一种混合动力船充放电控制装置及方法，适用于柴油发电机组和蓄电池组混合供电的电力推进船舶控制。
背景技术：
目前，混合动力船型式越来越多，采用柴油发电机组和蓄电池组混合供电的电力推进船舶常规的做法是柴油发电机组和蓄电池组独立工作，当蓄电池组电量低时由柴油机轴带发电机发电，然后通过充电机充电或者直接由岸上充电机充电。
这种充放电控制策略，在柴油发电机组与蓄电池组深度混合供电的同时需额外配置充电机，否则无法在船舶运行时实现对蓄电池组的充放电控制，导致柴油发电机组无法运行在最佳燃油消耗点附近，无法达到节油、环保的目的。
技术实现要素：
本发明的目的之一在于改进现有柴油发电机组和蓄电池组混合动力船的供电方式，提供一种混合动力船充放电控制装置，以实现柴油发电机组与蓄电池组深度混合供电的同时无需专门配置充电机即可给蓄电池组充电，同时使柴油发电机组尽量运行在最佳燃油消耗点附近，实现节油、环保。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种混合动力船充放电控制装置，包括驱动螺旋桨的推进电机、dc母线以及与dc母线连接的蓄电池组，还包括与dc母线连接的可控整流装置，用于控制dc母线电压和对dc母线限幅，实现对蓄电池组的充放电控制；还与可控整流装置连接的柴油发电机组以及连接在推进电机和dc母线之间的推进变频器。
本发明的目的之二在于提供一种基于上述充放电控制装置的控制方法，步骤为：
a），由柴油发电机组富余功率确定蓄电池组的充放电功率：当柴油发电机组的负功率小于最佳油耗功率时，将多余的功率用于给蓄电池组充电；当柴油发电机组的功率大于最佳油耗功率时，蓄电池组开始放电，由蓄电池组提供超出部分的功率；
b），确定蓄电池组的充放电电流给定值：将柴油发电机组的最佳油耗功率与实际负荷功率的差值除以当前dc母线电压即为蓄电池组的充放电电流给定值；
c），确定可控整流装置的直流电压给定值：蓄电池组的充放电电流给定值经限幅后（避免过流），加上蓄电池组的实际充放电电流，经过pi调节器，输出即为可控整流装置的直流电压给定值；
d），对可控整流装置的直流电压给定值作限幅处理，避免电压给定值超出蓄电池组运行电压范围。
进一步，当柴油发电机组实际功率小于85%负荷率对应功率时，其差值为正，除以dc母线电压得到可用的充电电流，与此时蓄电池组电流相加，若此时蓄电池组处于充电状态，则相加后充电电流给定增加，经过pi调节器后得到可控整流装置的直流电压给定，给定电压升高，充电电流增加；若此时蓄电池组处于放电状态，则相加后电流给定仍增加，经过pi调节器后得到可控整流装置的直流电压给定，给定电压升高，此时蓄电池组放电电流减小或者开始处于充电状态。
进一步，当柴油发电机组实际功率大于85%负荷率对应功率时，其差值为负，除以dc母线电压得到蓄电池需提供的放电电流，与此时蓄电池组电流相加，若此时蓄电池组处于充电状态，则相加后充电电流给定减小，经过pi调节器后得到可控整流装置的直流电压给定，给定电压降低，充电电流减小或者开始放电；若此时蓄电池组处于放电状态，则相加后电流给定减小，经过pi调节器后得到可控整流装置的直流电压给定，给定电压降低，此时蓄电池组放电电流增加。
本发明的有益效果是：本充放电控制系统结构简单，可实现柴油发电机组和蓄电池组并联运行且无需单独配置充电机即可在船舶运行时给蓄电池充电，同时实现环保、节油。
附图说明
图1为本发明控制装置的结构示意图；
图2为本发明控制方法的原理图。
各附图标记为：1—柴油发电机组，2—可控整流装置，3—蓄电池组，4—推进变频器，5—推进电机。
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。
参照图1所示，本发明的充放电控制装置由柴油发电机组1、可控整流装置2、蓄电池组3、推进变频器4和推进电机5组成，可控整流装置2用于控制dc母线电压和对dc母线限幅，实现对蓄电池组3的充放电控制；柴油发电机组1的最佳油耗功率与实际负荷功率的差值除以当前dc母线电压，得到蓄电池组3的需求充放电电流，加上实际蓄电池组3的充放电电流，经过pi调节后得到可控整流装置2的直流电压给定值；对蓄电池组3的充电和放电控制统一在一个控制策略中，仅取决于柴油发电机组1的负荷率，当柴油发电机组1的实际负荷率小于最佳油耗负荷率时，多余的功率用于给蓄电池组3充电，当柴油发电机组1的实际负荷率大于最佳油耗负荷率时，超出部分的功率由蓄电池组3提供，此时蓄电池组3放电，避免柴油发电机组过载。
图2所示为本发明控制方法的原理图，步骤如下。
a），由柴油发电机组1富余功率确定蓄电池组3的充放电功率。
当柴油发电机组1的负功率小于最佳油耗功率时，将多余的功率用于给蓄电池组3充电；当柴油发电机组1的功率大于最佳油耗功率时，蓄电池组3开始放电，由蓄电池组3提供超出部分的功率。
b），确定蓄电池组3的充放电电流给定值。
将柴油发电机组1的最佳油耗功率与实际负荷功率的差值除以当前dc母线电压即为蓄电池组3的充放电电流给定值。
c），确定可控整流装置2的直流电压给定值。
蓄电池组3的充放电电流给定值经限幅后（避免过流），加上蓄电池组3的实际充放电电流，经过pi调节器，输出即为可控整流装置2的直流电压给定值。
d），对可控整流装置2的直流电压给定值作限幅处理，避免电压给定值超出蓄电池组3运行电压范围。
一般认为机组最佳燃油消耗点为85%负荷率附近，当机组实际功率小于85%负荷率对应功率时，其差值为正（以充电为正），除以直流母线电压得到可用的充电电流，与此时蓄电池组3电流相加，若此时蓄电池组3处于充电状态，则相加后充电电流给定增加，经过pi调节器后得到可控整流装置2的直流电压给定，给定电压升高，充电电流增加；若此时蓄电池组3处于放电状态，则相加后电流给定仍增加，经过pi调节器后得到可控整流装置2的直流电压给定，给定电压升高，此时蓄电池组3放电电流减小或者开始处于充电状态（取决于电流相加后为正值还是负值）。
当机组实际功率大于85%负荷率对应功率时，其差值为负，除以直流母线电压得到蓄电池组3需提供的放电电流，与此时蓄电池组3电流相加，若此时蓄电池组3处于充电状态，则相加后充电电流给定减小，经过pi调节器后得到可控整流装置2的直流电压给定，给定电压降低，充电电流减小或者开始放电（取决于电流相加后为正值还是负值）；若此时蓄电池组3处于放电状态，则相加后电流给定减小，经过pi调节器后得到可控整流装置2的直流电压给定，给定电压降低，此时蓄电池组3放电电流增加。
通过该控制策略，配合船舶实际使用工况，可以使柴油发电机组始终运行在85%的最佳燃油消耗点附近，从而实现节油、环保。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。