(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211320936.3 (22)申请日 2022.10.26 (71)申请人 中国船舶重 工集团公司第七一九研 究所 地址 430205 湖北省武汉市江夏区藏龙岛 开发区杨桥湖大道19号 (72)发明人 于帅　冷凤　田杰　谢炜　汪永茂　 李文华　吴大立　何宇　方斌　 李锐　李可唯　张炜龙　王云帆　 李舟平　王祯　 (74)专利代理 机构 北京律谱知识产权代理有限 公司 11457 专利代理师 张果达 (51)Int.Cl. H02J 1/10(2006.01)H02J 3/38(2006.01) H02J 3/32(2006.01) H02J 3/36(2006.01) H02J 3/14(2006.01) H02J 3/24(2006.01) (54)发明名称 一种增强负载动态投切允许范围的船舶直 流电网电压调控方法 (57)摘要 本发明提供了一种增强负载动态投切允许 范围的船舶直流电网电压调控 方法， 所述船舶直 流电网包 括： 全船电网 能量管理 中心EMC， 1#和2 # 柴油发电机， 1#和2#直流配电板， 1#和2#蓄电池 组， 以及直流配电板上连接的负载和各控制开 关。 所述全船电网能量管理中心EMC在线实时监 测直流配电板的电压、 各负载运行功率和各开关 的控制， 并控制调节所述1#和2#柴油发电机输 出 端电压值Ug1和Ug2的升降。 所述调控方法步骤如 下： 首先根据运行的总负载量判断启动柴油发电 机的数量， 其次全船电网能量管理中心EMC判断 两台蓄电池组接入电网的状态和负载变化信息， 来控制柴油发电机输出电压的调节 量， 在允许的 电网电压范围内增强负载动态投切的电压允许 范围。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115528666 A 2022.12.27 CN 115528666 A 1.一种增强负载动态投切允许范围的船舶直流电网电压调控方法， 其特征在于， 所述 方法用于对 船舶直流电网进 行调控， 所述船舶直流电网包括： 1#柴油发电机， 1#直流配电板 B1， 2#柴油发电机以及2#直流配电板B2， 所述1#柴油发电机和2#柴油发电机的额定发电功 率分别为PG1、 PG2， 所述1#柴油发电机通过开关Qg1连接至1#直流配电板B 1， 所述2#柴油发 电机通过开关Qg2连接至2#直流配电板B2， 所述1#直流配电板B1和2#直流配电板B2之间设 置母连开关QL； 所述1#直流配电板B1和1#蓄电池组D1通过开关Qd1连接， 所述1#直流配电板 B1上连接有多个负载F1、 F2 …Fi， 其总负载为∑Fi， 每个负载分别通过开关QF1、 QF2 …QFi与 1#直流配电板B1连接； 所述2#直流配电板B2和2#蓄电池组D2通过开关Qd2连接， 所述2#直流 配电板B2上连接有多个负载E1、 E2 …Ei， 其总负载为∑Ei， 每个负载分别通过开关QE1、 QE2…QEi与2#直 流配电板B2连接； 所述船舶直流电网还包括全船电网能量管理中心EMC， 所述全船电网能量管理中心EMC 用于在线实时监测所述电网所有开关Qg1、 Qg2、 QL、 Qd1、 Qd2、 QF1、 QF2 …QFi、 QE1、 QE2 …QEi 的状态、 所述1#和2#直流配电板的电压Ub1和Ub2、 各负载运行功率PFi和PEi， 并控制所述1# 柴油发电机和2#柴油发电机 输出端电压值Ug1和Ug2的升降； 所述调控方法包括如下步骤： 1)所述全船电网能量管理中心EMC在线监测所述电网中所有运行的总负载量∑ Fi+∑ Ei， 当运行的总负载量∑Fi+∑Ei发生变化时， 则首先判断运行的总负载量是否大于2/5的 两台所述柴油发电机总容量， 即∑Fi +∑Ei＞2/5 ×(PG1+PG2)时， 则两台所述柴油发电机均 启动运行， 共同带全船电网负载， 此为工况A； 当∑Fi+∑Ei≤2/5 ×(PG1+PG2)时， 仅 所述1# 或2#柴油发电机独立 运行带全船电网， 即可满足全船负载用电需求， 此为工况B； 2)当所述电力系统处于工况A时， 则 两台所述柴油发电机均启动运行， 共同带全船电网 负载， 所述全船电网能量管理中心EMC判断两台所述蓄电池组是否在网以及负载是否即将 变化， 若即将变化， 则控制所述柴油发电机输出电压由所述蓄电池组满充电压值Umax向下 调节， 以在允许的电网电压范围内尽可能增大电网电压的动态波动量； 3)当所述电力系统处于工况B时， 仅所述1#或2#柴油发电机独立运行带全船电网， 即可 满足全船负载用电需求， 所述全船电网能量管理中心EMC判断两台所述蓄电池组是否在网 以及负载是否即将变化， 若即将变化， 则控制运行柴油发电机的输出电压由所述蓄电池组 满充电压值Umax向下调节， 以在允许的电网电压范围内尽可能增大电网电压的动态波动 量。 2.根据权利要求1所述一种增强负载动态投切允许范围的船舶直流电网电压调控方 法， 其特征在于， 在所述 步骤2)中进一 步包含以下步骤： A)判断两台所述蓄电池组是否脱开电网， 如果两台所述蓄电池组均脱开电网， 即Qd1和 Qd2均为分断状态， 所述全船电网能量管理中心EMC控制母联开关QL闭合， 实现两台所述柴 油发电机并联运行带全船电网负载， 当负载变化时由所述全船电网能量管理中心EMC控制 将两台所述柴油发电机的输出电压Ug1和Ug2同时从所述蓄电池组满充电压值Umax自动调 节至电网允许的电压指标范围的中间值， 即电网允许电压最小值Umin和最大值Umax的一 半， (Umin+Umax)/2， 此时系统可允许的最大电网电压动态波动量由原接近0V， 增大为 (Umax‑Umin)/2； B)如果两台所述蓄电池组均接入电网， 即Qd1和Qd2均为闭合状态， 所述全船电网能量 管理中心EMC控制母联开关QL断开以实现两台所述柴油发电机 分别独立运行带对应侧的直权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115528666 A 2流配电板上挂接的负载， 此时全船电网由两台所述柴油发电机 分别与各自侧的蓄电池组并 联， 分别带各自侧的负载； 所述全船电网能量管理中心EMC实时判断负载是否发生变化， 若 无负载变化时， 所述全 船电网能量管 理中心EMC控制Ug1和Ug2与所述蓄电池的Umax相等； 有 负载变化时， 在负载变化前所述全船电网能量管理中心EMC控制两台所述柴油发电机的输 出电压Ug1和Ug2从所述蓄电池组满充电压值Umax自动向下调节至Umax ×[1‑ΔFE/(PG1+ PG2)×4％]， 以此来增加负载突卸时电压波动的允许值， 其中ΔFE为负载变化前后全船总 负载量∑Fi+∑Ei的变化 量绝对值； C)如果两台所述蓄电池组中仅有一组接入电网， 即Qd1或Qd2只有一个为闭合状态， 则 所述全船电网能量管理中心EMC控制母联开关QL闭合实现两台所述柴油发电机并联后， 再 与接入电网的一台所述蓄电池组并联共同带全船负载； 在负载变化前， 由所述全船电网能 量管理中心EMC控制， 将两台所述柴油发电机的输出电压Ug1和Ug2从所述蓄电池组满充电 压值Umax自动调节至Umax ×[1‑ΔFE/(PG1+PG2) ×8％]， 以此来增加负载突卸时电压波动 的允许值。 3.根据权利要求1所述一种增强负载动态投切允许范围的船舶直流电网电压调控方 法， 其特征在于， 在所述 步骤3)中： a)当∑Fi+∑Ei≤2/5 ×(PG1+PG2)时， 所述全船电网能量管理中心EMC控制母联开关QL 闭合， 实现所述1#或2#柴油发电机独立 运行， 并通过两台直 流配电板带全船电网负载； b)所述全船电网能量管理中心EMC判断两台蓄电池组是否在网以及负载是否即将变 化， 来控制柴油发电机输出电压由所述蓄电池组满充电压值Umax向下调节， 以在允许的电 网电压范围内尽可能增大电网电压的动态波动量。 4.根据权利要求3所述， 其特 征在于， 所述 步骤b)进一 步包括： b1)如果两台蓄电池组均脱开电网， 即Qd1和Qd2均 为分断状态， 负载的突加或突卸都将 会使电网电压产生较大幅度较长时间的跌落或上冲波动， 此时所述全船电网能量管理中心 EMC控制将所述1#或2#柴油发电机输出电压Ug1或Ug2从所述蓄电池组满充电压值Umax自动 调节至电网允许的电压指标 范围的中间值， 即(Umi n+Umax)/2； b2)如果两台蓄电池组至少有一 台接入电网， 即Qd1和Qd2至少有一个为闭合状态， 负载 无变化时， 由所述全船电网能量管理中心EMC控制使1#或2#柴油发电机输出电压Ug1或Ug2 等于蓄电池组满充电压值Umax； 在负载有变化时， 在负载变化前， 所述全船电网能量管 理中 心EMC控制所述1#或2#柴油发电机输出电压Ug1或Ug2从所述蓄电池组满充电压值Umax自动 调节至Umax ×[1‑ΔFE/(PG1+PG2) ×8％]。 5.根据权利 要求2所述， 其特征在于， 在所述步骤A)中， 所述全船电网能量管理中心EMC 向所述1#和2#柴油发电机发出Ug1和Ug2以10V/秒的调节速率降压的控制指令； 在所述步骤 B)和C)中， 所述全 船电网能量管理中心EMC向所述1#和2#柴油发电机发出Ug1和Ug2以2V/秒 的调节速率降压的控制指令 。 6.根据权利要求4所述， 其特征在于， 在所述步骤b1)中， 所述全船电网能量管理中心 EM