电力系统及其控制方法技术方案

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。

Power system and control method thereof

In the case of a power system and a control method thereof, comprising the power system: inverter module, comprising: a first power conversion circuit is coupled to the DC bus and power terminal, and the first electric power conversion circuit can exist between the first and the second power terminal; power conversion circuit is connected to the DC bus and electric can / kinetic energy conversion device, and second power conversion circuit and power / second power between the kinetic energy conversion device, second power by the kinetic energy conversion device operation with the dynamic change of power / energy storage module; and, with a direct bus coupled to charge or discharge; and a control module, and inverter module and power / kinetic energy conversion device is coupled to the dynamic changes on the basis of the second power and the corresponding control storage module of charging or discharging, to compensate the power / reverse kinetic energy conversion device Operation change. The smooth control of the first power can be realized, and the effect of reducing the thermal power rise of the motor set and reducing the cost of the power system can be achieved.

【技术实现步骤摘要】

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。
技术介绍
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
者目前所迫切需要解决的问题。
技术实现思路
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。为达上述目的，本案的技术方案为提供一种电力系统，用以进行电能/动能转换装置与电力端之间的电能的转换与传递，电力系统包含：变频器模块和控制模块，变频器模块用以进行电能的转换，且包含：第一电能转换电路、第二电能转换电路以及至少一储能模块，第一电能转换电路耦接于直流母线及电力端之间，用以转换所接收的电能，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，用以转换所接收的电能，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，第二功率根据电能/动能转换装置的运作变化而动态变化；至少一储能模块与直流母线耦接，用以进行充电或放电的运作；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进行充电或放电的运作，以反向补偿电能/动能转换装置的运作变化，抵消电能/动能转换装置的运作变化对第一功率的影响。优选地，储能模块还包含充电/放电电路及储能装置，充电/放电电路与储能装置及控制模块耦接，并受控制模块的控制而对该储能装置进行充电或放电的运作。优选地，控制模块包含储能模块控制电路，储能模块控制电路包含：频谱运算单元，高通滤波单元，电流运算单元，比较单元及调节单元；其中频谱运算单元，耦接至该变频器模块，用以依据变频器模块内的多个参数而计算第二电能转换电路与电能/动能转换装置之间存在的第二功率，并对第二功率进行频谱分解，以得到第二功率的频谱序列；高通滤波单元，耦接至频谱运算单元，用以滤除频谱序列的一低频分量，以输出符合一高频范围的补偿功率；电流运算单元，耦接至高通滤波单元，用以依据储能装置的储能电压及补偿功率计算出参考电流；比较单元，耦接至电流运算单元，用以比较参考电流及储能装置的实际电流，并输出比较结果；调节单元，耦接至该比较单元，用以依据比较结果而控制该储能模块的运作，以对储能装置的实际电流进行调整。优选地，至少一储能模块包含第一储能模块以及第二储能模块，第一储能模块的储能装置的特性不同于第二储能模块的储能装置的特性。优选地，控制模块包含储能模块控制电路，储能模块控制电路包含：频谱运算单元，第一高通滤波单元，第二高通滤波单元，差值比较器，第一电流运算单元，第二电流运算单元，第一比较单元，第二比较单元，第一调节单元以及第二调节单元；其中，频谱运算单元，耦接至变频器模块，用以依据变频器模块内的多个参数而计算第二电能转换电路与电能/动能转换装置之间存在的第二功率，并对第二功率进行频谱分解，以得到第二功率的频谱序列；第一高通滤波单元，耦接至频谱运算单元，用以滤除频谱序列的低频分量，以输出符合一第一高频范围的第一补偿功率；第二高通滤波单元，耦接至频谱运算单元，用以滤除频谱序列的低频分量，以输出符合一第二高频范围的第二补偿功率，其中第一高通滤波单元的带宽不同于第二高通滤波单元的带宽，使第一高通滤波单元所输出的第一补偿功率的第一高频范围不同于第二高通滤波单元所输出的第二补偿功率的第二高频范围；差值比较器的非反向输入端与第一高通滤波单元耦接，差值比较器的反向输入端与第二高通滤波单元耦接，用以比较第一补偿功率及第二补偿功率，并输出一差值功率；第一电流运算单元，耦接至第一高通滤波单元，用以依据第一储能模块的储能装置的第一储能电压及第一补偿功率计算出第一参考电流；第二电流运算单元，耦接至差值比较器，用以依据第二储能模块的储能装置的第二储能电压及差值功率计算出一第二参考电流；第一比较单元，耦接至第一电流运算单元，用以比较第一参考电流及第一储能模块的储能装置的第一实际电流，并输出第一比较结果；第二比较单元，耦接至第二电流运算单元，用以比较第二参考电流及第二储能模块的储能装置的一第二实际电流，并输出第二比较结果；第一调节单元，耦接至第一比较单元，用以依据第一比较结果而控制第一储能模块的运作，以对第一储能模块的储能装置的第一实际电流进行调整；第二调节单元，耦接至第二比较单元，用以依据第二比较结果而控制第二储能模块的运作，以对第二储能模块的储能装置的第二实际电流进行调整。优选地，控制模块包含储能模块控制电路，储能模块控制电路包含：频谱运算单元，低通滤波单元，减法单元，电流运算单元，比较单元及调节单元；其中，频谱运算单元耦接至变频器模块，用以依据变频器模块内的多个参数而计算第二电能转换电路与电能/动能转换装置之间存在的第二功率，并对第二功率进行频谱分解本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力系统，用以进行一电能/动能转换装置与一电力端之间的电能的转换与传递，其特征在于，该电力系统包含：一变频器模块，用以进行电能转换，且包含：一第一电能转换电路，耦接于一直流母线及该电力端之间，用以转换所接收的电能，且该第一电能转换电路及该电力端之间存在一第一功率；一第二电能转换电路，耦接于该直流母线及该电能/动能转换装置之间，用以转换所接收的电能，且该第二电能转换电路与该电能/动能转换装置之间存在一第二功率，该第二功率根据该电能/动能转换装置的运作变化而动态变化；以及至少一储能模块，与该直流母线耦接，用以进行充电或放电的运作；以及一控制模块，与该变频器模块及该电能/动能转换装置耦接，用以依据该第二功率的动态变化而对应控制该储能模块进行充电或放电的运作，以反向补偿该电能/动能转换装置的运作变化，抵消该电能/动能转换装置的运作变化对该第一功率的影响。

【技术特征摘要】
1.一种电力系统，用以进行一电能/动能转换装置与一电力端之间的电能的转换与传递，其特征在于，该电力系统包含：一变频器模块，用以进行电能转换，且包含：一第一电能转换电路，耦接于一直流母线及该电力端之间，用以转换所接收的电能，且该第一电能转换电路及该电力端之间存在一第一功率；一第二电能转换电路，耦接于该直流母线及该电能/动能转换装置之间，用以转换所接收的电能，且该第二电能转换电路与该电能/动能转换装置之间存在一第二功率，该第二功率根据该电能/动能转换装置的运作变化而动态变化；以及至少一储能模块，与该直流母线耦接，用以进行充电或放电的运作；以及一控制模块，与该变频器模块及该电能/动能转换装置耦接，用以依据该第二功率的动态变化而对应控制该储能模块进行充电或放电的运作，以反向补偿该电能/动能转换装置的运作变化，抵消该电能/动能转换装置的运作变化对该第一功率的影响。2.如权利要求1所述的电力系统，其特征在于，该储能模块还包含一充电/放电电路及一储能装置，该充电/放电电路与该储能装置及该控制模块耦接，并受该控制模块的控制而对该储能装置进行充电或放电的运作。3.如权利要求2所述的电力系统，其特征在于，该控制模块包含一储能模块控制电路，该储能模块控制电路包含：一频谱运算单元，耦接至该变频器模块，用以依据该变频器模块内的多个参数而计算该第二电能转换电路与该电能/动能转换装置之间存在的该第二功率，并对该第二功率进行频谱分解，以得到该第二功率的一频谱序列；一高通滤波单元，耦接至该频谱运算单元，用以滤除该频谱序列的一低频分量，以输出符合一高频范围的一补偿功率；一电流运算单元，耦接至该高通滤波单元，用以依据该储能装置的一储能电压及该补偿功率计算出一参考电流；一比较单元，耦接至该电流运算单元，用以比较该参考电流及该储能模块的该储能装置的一实际电流，并输出一比较结果；以及一调节单元，耦接至该比较单元，用以依据该比较结果而控制该储能模块的运作，以对该储能装置的该实际电流进行调整。4.如权利要求2所述的电力系统，其特征在于，该至少一储能模块包含一第一储能模块以及一第二储能模块，该第一储能模块的储能装置的特性不同于该第二储能模块的储能装置的特性。5.如权利要求4所述的电力系统，其特征在于，该控制模块包含一储能模块控制电路，该储能模块控制电路包含：一频谱运算单元，耦接至该变频器模块，用以依据该变频器模块内的多个参数而计算该第二电能转换电路与该电能/动能转换装置之间存在的该第二功率，并对该第二功率进行频谱分解，以得到该第二功率的一频谱序列；一第一高通滤波单元，耦接至该频谱运算单元，用以滤除该频谱序列的一第一低频分量，以输出符合一第一高频范围的一第一补偿功率；一第二高通滤波单元，耦接至该频谱运算单元，用以滤除该频谱序列的一第二低频分量，以输出符合一第二高频范围的一第二补偿功率，其中该第一高通滤波单元的带宽不同于该第二高通滤波单元的带宽，使该第一高通滤波单元所输出的该第一补偿功率的该第一高频范围不同于该第二高通滤波单元所输出的该第二补偿功率的该第二高频范围；一差值比较器，该差值比较器的一非反向输入端与该第一高通滤波单元耦接，该差值比较器的一反向输入端与该第二高通滤波单元耦接，该差值比较器用以比较该第一补偿功率及该第二补偿功率，并输出一差值功率；一第一电流运算单元，耦接至该第一高通滤波单元，用以依据该第一储能模块的储能装置的一第一储能电压及该第一补偿功率计算出一第一参考电流；一第二电流运算单元，耦接至该差值比较器，用以依据该第二储能模块的储能装置的一第二储能电压及该差值功率计算出一第二参考电流；一第一比较单元，耦接至该第一电流运算单元，用以比较该第一参考电流及该第一储能模块的储能装置的一第一实际电流，并输出一第一比较
\t结果；一第二比较单元，耦接至该第二电流运算单元，用以比较该第二参考电流及该第二储能模块的储能装置的一第二实际电流，并输出一第二比较结果；一第一调节单元，耦接至该第一比较单元，用以依据该第一比较结果而控制该第一储能模块的运作，以对该第一储能模块的储能装置的该第一实际电流进行调整；以及一第二调节单元，耦接至该第二比较单元，用以依据该第二比较结果而控制该第二储能模块的运作，以对该第二储能模块的储能装置的该第二实际电流进行调整。6.如权利要求2所述的电力系统，其特征在于，该控制模块包含一储能模块控制电路，该储能模块控制电路包含：一频谱运算单元，耦接至该变频器模块，用以依据该变频器模块内的多个参数而计算该第二电能转换电路与该电能/动能转换装置之间存在的该第二功率，并对该第二功率进行频谱分解，以得到该第二功率的一频谱序列；一低通滤波单元，耦接至该频谱运算单元，用以滤除该频谱序列的一高频分量，以产生符合一低频范围的一过渡功率；一减法单元，耦接于该低通滤波单元，用以将该第二功率减去该过渡功率，以输出一补偿功率；一电流运算单元，耦接至该减法单元，用以依据该储能模块的该储能装置的一储能电压及该补偿功率计算出一参考电流；一比较单元，耦接至该电流运算单元，用以比较该参考电流及该储能模块的该储能装置的一实际电流，并输出一比较结果；以及一调节单元，耦接至该比较单元，用以依据该比较结果而控制该储能模块的运作，以对该储能模块的该储能装置的该实际电流进行调整。7.如权利要求1-6中任一项所述的电力系统，其特征在于，该电力系统应用于一船舶上，该电能/动能转换装置为一电感性负载，该电力端为一发电机组，该第一功率为由该发电机组所提...

【专利技术属性】
技术研发人员：王长永，吕飞，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31