[发明专利]直流组网的船舶混合动力推进系统的控制方法

说明书

本发明公开了一种可根据运行环境自动进行推进模式切换的直流组网的船舶混合动力推进系统的控制方法。本发明的基于直流组网的船舶混合动力推进系统在航行过程中，通过航海雷达和船用GPS实时监测船舶所处海域环境，获取其所处位置，同时结合航行路线判断船舶所需推进模式，并控制相关设备自动进行模式切换，整个监测和切换过程不需要人为干预，避免了由于操作人员的疏忽所造成的损失，提高了船舶的运行安全性和船舶的智能化程度。

技术领域

本发明涉及一种船舶混合动力推进系统，具体来说涉及一种直流组网的船舶混合动力推进系统的控制方法。

背景技术

近年来，随着对海洋环境的重视及全球海洋战略的深入推进，排放法规日趋严格，如何推进船舶的节能减排已迫在眉睫。节约船舶航行成本、减少船舶排放和降低其对于不可再生能源的依赖一直以来是船舶发展的重要研究热点。随着混合动力技术的发展，出现了船舶混合动力推进系统，不仅可以降低船舶的总燃油消耗量和排放，还可以减少船舶造成的环境污染，从而获得经济和环保双重效益。

船舶混合动力推进系统是指配备有两种或两种以上动力源的船舶推进系统，其具有多种运行推进模式，包含主机模式、PTI模式以及PTH模式，其中主机模式是指传统的推进方式，即船舶推进功率完全靠主机(柴油机组)提供；PTH模式是指主机停止工作，船舶推进功率完全靠轴带电机提供，即POWER TAKE HOME，简称PTH；PTI模式是指主机与轴带电机同时工作，两者共同推进船舶航行，即POWER TAKE IN，简称PTI。因此，船舶混合动力推进系统可根据工况选择合适的推进模式，提升其应对多变工况的能力。同时，在主机模式下存在多种发电模式，例如轴带电机发电模式、主柴油发电机发电模式和并联发电模式(主柴油发电机发电和轴带电机发电同时存在)。

传统的混合动力推进系统存在轴系占用空间大，振动噪声强的问题，特别是当船舶负载发生较大变化时，柴油机不能迅速跟随变化，造成柴油机运行工况差，耗油量高的缺陷。近年来，随着电力电子技术和自动控制技术的发展，先后出现了基于交流组网的船舶混合动力推进系统和基于直流组网的船舶混合动力推进系统。

基于交流组网的船舶混合动力推进系统可以很好地节省轴系布置空间，提高系统的响应速度和可操作性，但是其增加了配电板、变压器等设备，使得设备的体积、重量增加，安装、布局困难。而基于直流组网的船舶混合动力推进系统省去了配电板和部分变压器，整体系统的体积和重量都会大大降低，同时基于直流组网的船舶混合动力推进系统中的柴油发电机组可以根据不同的负载条件调整转速，以保证系统工作在最优的能耗曲线上，提升整体系统的效率，降低能耗和排放，因此可以很好的解决以上问题，但是基于直流组网的船舶混合动力推进系统仍存在以下问题。

在运行过程中，船舶无法根据其所处环境及运行要求自动进行推进模式切换，需操作人员根据自身的判断手动进行推进模式切换，可能存在操作人员的误判或错判的情况。专利ZL206255177U中所述的基于船舶直流组网的混合动力推进系统解决了在不同工况下船舶最佳推进模式的选择，但是并未给出如何确定船舶所处工况以及如何判断工况变化的方法。专利ZL109367750A中所述的船舶混合动力系统解决了在不同工况下船舶推进模式的选择，描述了不同推进模式之间的切换过程，但并未给出如何确定船舶所处海域位置及海域对船舶的行驶要求。

在船舶运行过程中进行发电模式选择时，同样需要操作人员根据当时使用工况进行判断并选择合适的发电模式，存在操作人员的误判或错判的情况。专利ZL104037799B中所述的船舶轴带发电系统及其控制方法，仅描述了在不同的发电模式下电机的控制方法，并未涉及不同发电模式的使用工况。因此，现有基于直流组网的船舶混合动力推进系统无法根据船船上负载的耗电量、主柴油发电机发电量以及轴带电机发电量等情况，自行选择合适的发电模式。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可根据运行环境自动进行推进模式切换的直流组网的船舶混合动力推进系统的控制方法。