[发明专利]一种基于双层控制的无线岸电系统

说明书

本发明公开了一种基于双层控制的无线岸电系统。该系统包括：混合供电模块和分层控制模块，所述混合供电模块包括相互间并联的无线供电模块、电池模块和超级电容模块；所述分层控制模块包括上层控制模块和下层控制模块，所述上层控制模块用于根据所述混合供电模块的实际供电电压和预设供电电压的电压差计算所述混合供电模块需补偿的功率，并确定需补偿的功率在所述无线供电模块、所述电池模块和所述超级电容模块之间的功率分配，所述下层控制模块用于实现所述无线供电模块、所述电池模块和所述超级电容模块各自的分配功率的跟踪调节。本发明通过双层控制实现了多种供电方式间的功率协同以及抑制了负载投切时带来的负载电压扰动。

技术领域

本发明属于无线岸电系统控制技术领域，更具体地，涉及一种基于双层控制的无线岸电系统。

背景技术

采用全电力推进的舰船能够简化和优化仓室总体设计与动力系统布置，具有节约能源、提高舰船隐蔽性等优点，是未来舰船的发展方向。舰船停靠在岛礁或母港时，采用岸电来取代舰上的柴机或燃机发电系统，具有节能环保、节省宝贵的舰上燃料等优点。对于舰船而言，使用电缆连接岸上供电系统的操作过程复杂，不能满足战时装备快速高效部署的要求。另外，不同舰船的船电电压等级不同，通常需要配备多套不同电压等级的岸电变压器来适应不同电压等级船舶的要求。这增加了岸电系统接口规划、建设与维护等方面的复杂性。

因此，当舰船停靠在岛礁或母港时，最为适合的供电方式就是无线岸电。采用无线的方式取代舰船与岸上电源间的电缆连接，具有隐蔽性好、部署快速方便等优点，能够更好满足装备快速部署的要求。同时，具有电压方便调节的优点，从而满足不同电压等级船电系统的需求，避免了传统方式下需要为不同电压等级的船舶配置不同变压器的问题，节省了设施建设的场地需求和投资成本。

然而，上述无线岸电方式也存在以下缺点。(1)由于无线岸电采用线圈耦合的方式进行供电，电磁发射等大功率冲击会对负载产生干扰，不利于系统的运行稳定和运行安全。(2)还要加上储能装置来维持系统的供电平衡，当负载突增时，将存储的能量反馈给舰船。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于双层控制的无线岸电系统，通过双层控制实现了多种供电方式间的功率协同以及抑制了负载投切时带来的负载电压扰动。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于双层控制的无线岸电系统，包括：

混合供电模块和分层控制模块，所述混合供电模块包括相互间并联的无线供电模块、电池模块和超级电容模块；

所述分层控制模块包括上层控制模块和下层控制模块，所述上层控制模块用于根据所述混合供电模块的实际供电电压和预设供电电压的电压差计算所述混合供电模块需补偿的功率，并确定需补偿的功率在所述无线供电模块、所述电池模块和所述超级电容模块之间的功率分配，所述下层控制模块用于实现所述无线供电模块、所述电池模块和所述超级电容模块各自的分配功率的跟踪调节。

优选地，所述上层控制模块包括：

电压采集模块，用于采集所述混合供电模块的实际供电电压；

功率计算模块，用于根据所述混合供电模块的实际供电电压和预设供电电压的电压差计算所述混合供电模块需补偿的功率；

分解模块，用于从需补偿的功率分解出高频分量和低频分量；

分配模块，用于按照预设的供电比例，确定所述高频分量在所述无线供电模块和所述超级电容模块之间的功率分配、及所述低频分量在所述无线供电模块和所述电池模块之间的功率分配。

优选地，所述无线供电模块包括逆变器，所述分层控制模块通过控制所述逆变器的移相占空比来控制所述无线供电模块的输出功率。

优选地，所述电池模块包括第一双有源桥DC-DC变换模块，所述分层控制模块通过控制所述第一双有源桥DC-DC变换模块的移相占空比来控制所述电池模块的输出功率。