[发明专利]电力管理控制系统

说明书

技术领域

本发明一般涉及一种运载工具电力管理控制系统。

背景技术

运载工具电力系统的最基本功能是为运载工具系统产生、调整以及分配电能（例如，电力）。在出现故障和其他意外事件时，运载工具电力系统还可以被配置为提供安全保证。随着若干运载工具电力子系统的增加，负载和系统管理变得愈加复杂。

对于复杂系统（即，有很多独立负载的系统），在给定时间的电力需求是难于预测的。某些现有控制方法专注于发电单元的能力并已经使用负荷削减作为一种手段来避免超负荷状况以及保持对高优先级负载的服务。为了实施负载削减，可以根据优先级列表对负载划分“等级”，当超负荷状况存在或即将发生时，根据该优先级列表可以切断（例如，去掉或关断）一个或更多负载。负荷削减易于实施且需要少量计算开销；然而，由于负荷削减过程的简单，运载工具电力系统操作的负载和源的配置可能是次优的。提供本发明以响应这些问题及其他问题。

发明内容

因此，本发明提供一种电力管理控制系统，其使用对偶分解法用于电力系统（例如，配电系统）如下一代“多电”飞机电力系统的电负荷和源的分布式管理。电力管理控制系统使用可伸缩方法，其将有限时间跨度上电力系统的总能源使用量看作是电力系统的每个单元（例如，子系统或设备）的一个或更多子问题（例如，计算）。每个单元的子问题被逐个解决，如通过最短路径算法，并随后使用代数更新规则如子梯度更新规则调整，从而迭代地得到源和负载分配。以这种方式获得的源和负载分配是最优或接近最优的。相应地，电力管理控制系统可以以使得所有单元共同高效运行的方式协调多个单元（例如，源设备，负载设备或其组合），其中每个单元具有不同的行为。

例如，为了调度电力系统的负载和源，产生成本-效用函数（例如，数学结构），其建立为每个源设备产生电力的运行成本和/或运转每个负载设备的效用（或负成本）的数学模型（例如，表示）。设计成本-效用函数以降低运行和发电成本，同时提高电力系统的效用（例如，功能）。电力系统所有单元的成本-效用函数被组合以平衡（例如优化）有限时间范围内电力系统中所有单元的运行。

电力管理控制系统可以包括系统控制器和一个或更多子系统（或设备）控制器。每个设备的成本-效用函数可以被分配给相应的子系统控制器。每个子系统控制器接收来自系统控制器的表示分配的电量的数据。子系统控制器将表示分配的电力的数据作为输入以求解其成本-效用函数，例如，使用最短路径技术，从而调度一个或更多关联设备（例如，源设备，负载设备或其组合）的运行。系统控制器接收每个成本效应函数的指示并利用子梯度更新规则确定和更新一个或更多设备（例如，源设备，负载设备或其组合）的电力分配。

在一个替代实施例中，系统控制器求解每个子系统或设备的成本-效用函数，例如，使用最短路径技术，并根据基于每一个最短路径解的子梯度更新规则向子系统控制器发布一个或更多命令。

在一个实施例中，一种系统包括被配置为确定多个子系统的每一个在第一时间期间或周期（period）的电力分配的系统控制器。该系统还包括与系统控制器通信耦合的子系统控制器。该子系统控制器与设备关联并被配置为从系统控制器接收指示该设备的电力分配的电力分配数据。子系统控制器被进一步配置为接收指示操作设备的请求的操作请求数据并基于电力分配数据，操作请求数据以及与设备关联的成本-效用函数将第二时间期间的设备操作建模，以产生设备的模型化操作。子系统控制器还被配置为于第二时间期间之前将与第二时间期间的模型化的设备操作关联的预测的电力需求数据发送到系统控制器中。

在另一个实施例中，一种方法包括确定多个子系统的每一个的电力分配。多个子系统的每一个与至少一个对应的设备关联。该方法还包括产生指示多个子系统的具体子系统的电力分配的电力分配数据并接收指示操作具体子系统的设备的请求的操作请求数据。该方法还包括基于电力分配分配数据，操作请求数据以及与设备关联的成本-效用函数将设备的操作建模，以生成模型化的设备操作。该方法额外地包括识别与模型化设备操作关联的预测的电力需求数据。

在另一个实施例中，非临时性计算机可读介质包括指令，当其被处理器执行时，使得处理器确定多个子系统的每一个的电力分配。多个子系统的每一个与至少一个相应的设备关联。该指令还使处理器产生指示多个子系统的具体子系统的电力分配的电力分配数据。该指令还使处理器接收指示操作具体子系统的设备的请求的操作请求数据，并基于电力分配数据，操作请求数据以及与设备关联的成本-效用函数将设备的操作建模，以生成模型化的设备操作。该指令额外地还使处理器识别与模型化的设备操作关联的预测的电力需求数据。