[发明专利]一种船用人力与电能直流电耦合驱动系统及方法

权利要求书

1.一种船用人力与电能直流电耦合驱动系统，其特征在于，包括：

电动机、人力发电装置、储能装置以及直流电耦合装置；

所述人力发电装置包括相互机械连接的人力装置和发电机；

所述直流电耦合装置分别连接所述人力发电装置、电动机及储能装置；所述直流电耦合装置包括相互电连接的发电侧电能控制组件和电机侧电能控制组件，所述发电侧电能控制组件、电机侧电能控制组件、储能装置间通信连接；

人力发电装置工作输出的电流和储能装置提供电流通过直流电耦合装置耦合在电母线上，输送至电动机。

2.如权利要求1所述的船用人力与电能直流电耦合驱动系统，其特征在于：所述发电侧电能控制组件连接至少一路人力发电装置，所述储能装置至少一路耦合在直流电母线上，电机侧电能控制组件连接至少一路电动机。

3.如权利要求1所述的船用人力与电能直流电耦合驱动系统，其特征在于：

所述发电侧电能控制组件用于将发电机发出的电能耦合在电母线上，以及识别发电机输出电压并控制发电机输出功率；

所述电机侧电能控制组件用于在检测到人力发电装置发出电能时，调节人力发电装置与储能装置在电母线上的电能耦合比例，并将两者同时传递给电动机，以及调节电动机，控制电动机运行；

所述储能装置用于按照电机侧电能控制组件设置的所述电能耦合比例，提供差额能量输入电母线。

4.如权利要求1所述的船用人力与电能直流电耦合驱动系统，其特征在于，所述发电侧电能控制组件还用于：

在人力发电装置发电机为交流发电机时，将发电机发出的频率幅值变化的交流电转换成与直流耦合母线等幅值的直流电；

在人力发电装置发电机为直流发电机时，将发电机发出的直流电转换成与直流耦合母线等幅值的直流电。

5.如权利要求4所述的船用人力与电能直流电耦合驱动系统，其特征在于：所述发电侧电能控制组件还用于在人力装置带动发电机转动时，识别发电机电压，并根据电压大小控制发电机输出电流、发电机电磁转矩和输出功率，调节发电机人力做功力矩。

6.如权利要求1所述的船用人力与电能直流电耦合驱动系统，其特征在于：所述发电侧电能控制组件包括负荷评估单元、电流控制器、驱动信号发生器和故障闭锁单元，所述负荷评估单元、电流控制器、驱动信号发生器依次连接，所述故障闭锁单元与所述驱动信号发生器连接；所述负荷评估单元用于根据预设的外部负荷期望和输入电压对负荷进行评估后，产生输入电流指令发送至电流控制器；所述电流控制器用于根据输入电流和输入电流指令，发出占空比指令至所述驱动信号发生器；所述故障闭锁单元用于根据采样输入的电压电流中故障保护信号判断是否发生故障，并在发生故障时发送故障闭锁信号至所述驱动信号发生器；所述驱动信号发生器用于根据接收的占空比指令发送驱动信号，以及在接收到故障闭锁信号时停止发送驱动信号。

7.如权利要求1所述的船用人力与电能直流电耦合驱动系统，其特征在于：所述电机侧电能控制组件用于在电动机为交流电机时，将直流电母线上的直流电能转换成幅值与频率可调交流电能，控制交流电机转动；以及在电动机为直流电机时，将直流电母线上的直流电能转换成幅值可调的直流电能，控制直流电机转动。

8.如权利要求7所述的船用人力与电能直流电耦合驱动系统，其特征在于：所述电机侧电能控制组件用于在检测到人力发电装置发出电能时，通过调节电动机电压幅值和/或频率的方式，按照预先设定的功率比例控制电动机运行。

9.如权利要求1所述的船用人力与电能交流电耦合驱动系统，其特征在于：所述储能装置用于自动补偿人力发电装置和电动机的差额能量，根据工况的不同自动进行充电或放电。

10.一种如权利要求1所述的船用人力与电能直流电耦合驱动方法，其特征在于：

当人力装置带动发电机转动时，发电侧电能控制组件识别发电机电压；

发电侧电能控制组件根据识别电压控制发电机输出电流；

电机侧电能控制组件识别人力装置的输出功率，并按预设比例匹配储能装置的输出功率，当人力装置输出功率变化时，储能装置输出功率与人力装置输出功率的比例跟随发生变化。