[发明专利]电力系统及其控制方法

说明书

本案关于一种电力系统及其控制方法，该电力系统包含：变频器模块，包含：第一电能转换电路，耦接于直流母线及电力端之间，且第一电能转换电路及电力端之间存在第一功率；第二电能转换电路，耦接于直流母线及电能/动能转换装置之间，且第二电能转换电路与电能/动能转换装置之间存在第二功率，第二功率受电能/动能转换装置的运作变化而动态变化；以及储能模块，与直流母线耦接，用以充电或放电；以及控制模块，与变频器模块及电能/动能转换装置耦接，用以依据第二功率的动态变化而对应控制储能模块充电或放电，以反向补偿电能/动能转换装置的运作变化。可实现第一功率的平滑控制，达到减少电动机组的热功率上升、减少电力系统的成本的效果。

技术领域

本案关于一种电力系统，特别涉及一种可抵消电能/动能转换装置的变化对电力端的输入/输出功率的影响的电力系统及其控制方法。

背景技术

由于各种电子设备皆需要电力维持工作，因此需要电力系统来转换所接收的电能而提供给电子设备使用，而维持电力系统的稳定为目前研发的重点之一。以船舶工业为例，电力系统是相当重要的一环，因船舶的电力系统与岸上电力系统有些不同，其可靠度与稳定度要求更为严苛。更进一步说明，当船舶的电动机组处于升速过程或海况恶劣时，电动机组所推进的负载会随之增加，故电动机组的功率需求便增大，此时如果船舶的电力系统电能较弱而能力不足，将导致船舶的发电机组无法及时回应，使得电动机组的推进功率不足，如此一来，将造成船舶的电力系统内的变频器模块的直流母线电压降低和发电机组的波动，进而影响推进性能。在电动机的减速过程中，电动机组通常会进入发电状态，此时电动机组的推进功率快速减少，进而向船舶的电力系统内的变频器模块的直流母线回馈一部分电能，然这部分电能会引起直流母线的电压升高，导致电力系统内的电子元件容易损坏。

目前解决推进功率需求快速增加的问题通常采用加大电力系统的输出功率或投入后备发电设备的方法，藉此保证推进机动性。然而，加大电力系统的输出功率也导致电动机组的热功率上升，如此一来，不但降低电力系统的运行效率，也造成成本的增加。同时由于发电机组的工作特性，故当推进功率增加过快时，发电机组也无法及时回应而对应快速增加输出，故对于投入备用发电机组而言，备用发电机组其回应速度也无法满足推进机动性的要求。

而解决推进功率快速减少的问题则通常采用两种处理方法，其一是额外增加泄能电阻，藉此将直流母线电压上多余的回馈能量直接消耗掉，另一种则是将多余的电能回馈到电网再利用。然此两种方法都有局限性，对于泄能电阻而言，不但需额外考虑泄能电阻的尺寸、重量以及散热效率，且过多的能量消耗实影响电力系统的运行效率。而对于将多余的电能回馈到电网而言，由于大部分设备的电网容量较小，因此把过多的由负载变化引起的电能回馈到电网将对电网的稳定性(例如船舶的电力系统)产生影响。

更甚者，目前在某些地区要求近海和入港的船舶必须减少对港口环境的污染，使得船舶仅能采用轻质原油作为发动机组的动力能源，或采用岸上电源引导船舶靠岸，然而换成轻质原油或采用岸上电源引导均大幅增加船舶的成本，导致整体的运输成本上升。

需要指出的是，以上仅以船舶的电力系统为例进行说明。如何发展一种可改善现有技术缺失的电力系统及其控制方法，实为相关技术领域者目前所迫切需要解决的问题。

发明内容

本案的主要目的为提供一种电力系统及其控制方法，以解决现有应用中电力系统的不足，以实现功率的平滑控制，提升电力系统的运行效率及稳定性，并降低其成本。