[发明专利]一种船用人力与电能交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交流电耦合驱动系统，其特征在于，包括：电动机、人力发电装置、储能装置以及交流电耦合装置；

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；

所述交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；所述交流电耦合装置包括相互电连接的发电侧电能控制模块、储能侧电能控制模块和电机侧电能控制模块，所述发电侧电能控制模块、储能侧电能控制模块、电机侧电能控制模块间通信连接；

人力发电装置输出的电流和储能装置提供电流通过交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交流电耦合驱动系统，其特征在于：所述发电侧电能控制模块连接至少一路人力发电装置，所述储能侧电能控制模块连接至少一路储能装置，所述电机侧电能控制模块连接至少一路电动机；

所述发电侧电能控制模块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模块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；

所述储能侧电能控制模块用于按照电机侧电能控制模块设置的所述电能耦合比例，从储能装置中抽取差额能量输入电母线。

3.如权利要求2所述的船用人力与电能交流电耦合驱动系统，其特征在于，所述发电侧电能控制模块还用于：

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交流耦合母线等幅值等频率等相位的交流电；

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交流耦合母线等幅值等频率等相位的交流电；以及，

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。

4.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：所述发电侧电能控制模块包括负荷评估单元、电流控制器、并网控制器、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，所述并网控制器与所述电流控制器连接，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，产生输入电流有功指令发送至电流控制器；

所述并网控制器用于根据母线的频率与相位信息产生输出电流指令的频率与相位，并送至所述电流控制器；

所述电流控制器用于根据输入电流有功指令、输出电流指令的频率与相位，产生电压参考波并送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、输出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参考波指令发送驱动信号，以及在接收到故障闭锁信号时停止发送驱动信号。

5.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：所述储能侧电能控制模块用于将储能装置存储的固定幅值的直流电转换成与交流耦合母线等幅值等频率等相位的交流电，以及在系统运行中维持交流耦合母线幅值频率相位的稳定。

6.如权利要求5所述的船用人力与电能交流电耦合驱动系统，其特征在于：所述储能侧电能控制模块还用于在系统运行时，调节其与储能装置相连接的端口电流，实时控制交流耦合电母线幅值频率相位；以及按照电机侧电能控制模块设置的人力与储能装置电能耦合的比例，从储能装置中补充差额能量至电母线。

7.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：所述电机侧电能控制模块用于在电动机为交流电机时，将交流电母线上的交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，将交流电母线上的交流电能转换成幅值可调的直流电能，控制直流电机转动。