一种基于双层控制的无线岸电系统技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术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。压扰动。压扰动。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双层控制的无线岸电系统


[0001]本专利技术属于无线岸电系统控制
，更具体地，涉及一种基于双层控制的无线岸电系统。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术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。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种基于双层控制的无线岸电系统，包括：
[0007]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；
[0008]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。
[0009]优选地，所述上层控制模块包括：
[0010]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；
[0011]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；
[0012]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；
[0013]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。
[0014]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。
[0015]优选地，所述电池模块包括第一双有源桥DC
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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
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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。
[0016]优选地，所述超级电容模块包括第二双有源桥DC
‑
DC变换模块，所述分层控制模块通过控制所述第二双有源桥DC
‑
DC变换模块的移相占空比来控制所述超级电容模块的输出功率。
[0017]优选地，所述混合供电模块的实际供电电压的采集包括步骤：
[0018]设置采样周期，按照预设的采样周期连续多次采样获得所述混合供电模块的实际供电电压的压电序列；
[0019]对所述压电序列进行排序，取出排序后的序列中间预设数量的电压值，将取出的电压值的平均值作为所述混合供电模块的实际供电电压。
[0020]优选地，所述上层控制模块和所述下层控制模块集成在同一芯片上。
[0021]优选地，根据所述超级电容模块的瞬态功率、瞬态功率持续时间设计所述超级电容模块的电容值。
[0022]总体而言，本专利技术与现有技术相比，具有有益效果：采用双层控制实现带混合储能的无线岸电脉冲负载干扰抑制，其上层为功率协同控制，用于脉冲功率的高、低频率分量的分解及在无线岸电、锂电池和超级电容之间的功率分配，通过功率分配，使整个系统运行更加平稳，能量损耗更小。下层采用功率闭环控制方法实现无线岸电及混合储能对各自分配功率的跟踪，使无线岸电、锂电池和超级电容三者都平稳地运行在既定的功率上。
附图说明
[0023]图1是本专利技术实施例的无线岸电系统的结构示意图；
[0024]图2是本专利技术实施例的无线供电模块的逆变器的电路图；
[0025]图3是本专利技术实施例的无线供电模块的无线电能传输示意图；
[0026]图4是本专利技术实施例的无线供电模块的整流器的电路图；
[0027]图5是本专利技术实施例的双有源桥DC
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DC变换模块的电路图；
[0028]图6是本专利技术实施例的上层功率协同控制流程图；
[0029]图7是本专利技术实施例的电压信号采集电路图；
[0030]图8是本专利技术实施例的下层功率闭环控制流程图。
具体实施方式
[0031]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不
用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0032]本专利技术实施例的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。
[0033]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。电池模块优选为锂电池。
[0034]分层控制模块包括上层控制模块和下层控制模块，上层控制模块用于根据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混合供电模块需补偿的功率，并确定需补偿的功率在无线供电模块、电池模块和超级电容模块之间的功率分配，下层控制模块用于实现无线供电模块、电池模块和超级电容模块各自的分配功率的跟踪调节。
[0035]本专利技术可以通过上层功率协同控制实现对于无线岸电、电池和超级电容之间的功率分配，从而更加便于掌握系统的平稳运行；上层先进行功率分配后下层再进行跟踪能够也能更有效地适应实际生产与工作中功率幅值变化广的情况，具有实际的生产意义。
[0036]下面具体说明优选实现方式。
[0037]无线岸电系统包括MCU、逆变器、整流器、两个双有源桥DC
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DC变换器、锂电池、超级电容和用于无线电能传输的双线圈。分层控制模块采本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双层控制的无线岸电系统，其特征在于，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。2.如权利要求1所述的一种基于双层控制的无线岸电系统，其特征在于，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。3.如权利要求1所述的一种基于双层控制的无线岸电系统，其特征在于，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。4.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙盼，吴旭升，孙军，蔡进，何笠，杨刚，熊义勇，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：