CN104527960A - 船舶制动能量控制***及能量控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种船舶制动能量控制***，包含：交流负载，在其能量需求量内吸收电力推进***产生的制动能量；电能储存装置，用于存储制动能量或向直流母线上连接的负载输出电能；耗能装置，用于消耗制动能量；转换开关控制***，当制动能量超出交流负载的能量需求量，转换开关控制***控制将制动能量向电能储存装置充电，当电能储存装置电量充满，转换开关控制***控制将制动能量通过耗能装置完全消耗。本发明***采用共用直流母线、储能式和阻耗式结合的方法，按照将产生的制动能量进行按需求、容量、功能合理分配，能量得到高效利用，充分回收再生制动能量，具有很好动态特性，能够达到节能减排目的，实现绿色环保。

Description

船舶制动能量控制***及能量控制方法

技术领域

本发明涉及一种制动能量控制***，具体涉及一种混合动力船舶制动能量控制***及能量控制方法。

背景技术

船舶电力推进变频调速***由变频器、电动机和螺旋桨组成，在船舶制动过程中，螺旋桨处于水涡轮状态，推动电动机工作在发电模式，船舶和螺旋桨的能量通过逆变器传送到直流环节，进而在直流环节产生泵升电压。通常在大多数***中都是采用制动电阻方式（阻耗式）制动，这种方式将能量直接经过制动电阻以热能形式耗散掉，造成了能源极大浪费。

混合动力船舶在制动过程中会产生制动能量，并通过逆变器回馈到供电单元的直流母线，导致直流母线电压升高（泵升电压）。直流母线电压过高或者过低都会对船舶电力***稳定运行构成极大的威胁，为了将直流母线电压限制在安全可靠的范围内，必须及时消耗或转移直流母线上的多余能量。在工程中，通常消耗或转移能量的途经有以下三种方法：（1）耗散制动：目前，在混合动力船舶、混合动力汽车、轨道交通、电梯及提升机等传动***中，大多采用接入制动电阻将其在制动过程中产生的多余制动能量以热能的形式直接耗散掉。其优点是构造简单，对电网无污染，成本低廉；缺点是运行效率较低，特别是在频繁制动时将要消耗大量的能量且制动电阻的容量将增大，这样将会造成电能的极大浪费。（2）共用直流母线：可以解决制动时的能量消耗问题, 又能使引起母线电压升高的能量明显减少，逆变器反馈的能量可以彼此互相利用。逆变器能量不足的部分再由整流桥通过电网供电或者由动力电池通过双向DC/DC补充, 因此这种应用方式节电率最高。制动要求特别高时, 只需要在共用母线上并上一个共用制动单元即可。直流母线的制动方式具有以下的特点：a.使用共用直流母线和共用制动单元后, 可以大大减少整流器和制动单元的重复配置, 结构简单, 经济可靠；b.共用直流母线的中间直流电压基本恒定, 电容并联储能容量大；c.各负载工作在不同状态下, 能量回馈互补节约了电能, 优化了***的动态特性；d.提高***功率因素, 降低电网谐波电流, 提高***用电效率等。（3）存储制动：近年来，随着混合动力船舶技术不断创新、发展，在船舶电力推进***中采用了利用接在直流母线侧的超级电容器或动力电池等作为混合动力船舶储能装置，为船舶的优化、综合控制起到重要作用，同时也可以存储多余的制动能量，在***需要能量时释放所存储的能量。在一些轨道交通工具（如地铁），此项技术已得到成熟运用。

目前，制动能量回收技术在船舶领域没有得到应用，因此，未发现相关专利。在其他领域（轨道交通）存在相近的专利，例如日立公司的专利 CN101100170A，提出了一种将再生制动能量回收到超级电容器中的电路和控制方法，该***在列车上配备了超级电容器， 该超级电容器吸收列车的制动能量， 为列车在中途加速过程提供所需的能量，列车进站后，车站的充电装置根据超级电容器剩余能量的大小决定是否对之充电。美国专利 US 20060005738A1 提出了一种车载的储能***，用于回收再生制动能量。该***主要用于电力机车， 吸收制动能量， 并为列车加速提供能量。 该储能***还可以接受外部能源的充电，列车上装备了制动电阻来消耗储能装置无法吸收的能量。中国专利 CN101249802提出的城市轨道交通车辆制动能量回收***，利用超级电容器作为储能装置， 通过逆变器将超级电容器的能量提供电力， 用于车内照明和通风等小负荷，但此方案的逆变方案无法推广到大负荷的应用上。目前，有些储能装置如镍氢电池、飞轮储能装置等充放电速度过慢， 不能满足高速磁浮列车制动能量存储的要求。 更重要的是， 目前包括超级电容器的储能装置容量有限，不能满足大量的制动能量的存储。同时仍然会有大量的能量被不必要地消耗掉。

总之， 当超过存储装置容量的制动能量出现时， 以上所述技术的储能装置就不具备通过直流母线向交流母线回馈和有效控制的功能， 只能通过在直流母线上外接入制动电阻来消耗掉多余制动能量。混合动力船舶在制动过程中产生巨大的制动能量， 由于缺乏恰当的能量管理与控制方案，使得这些制动能量被制动单元以热能的形式消耗在制动电阻上， 这样就会造成大量能量被浪费。同样，这些问题也存在于诸如轨道交通、轧钢、电梯等频繁加减速的电机驱动***中。

现有的混合动力船舶的电力推进***大多都采用外接制动单元，通过控制制动单元实现制动电阻的投切，以热能的形式消耗掉其产生的制动能量，这样造成***内部产生大量热，可能会导致大功率器件烧损，同时大量的能量被直接浪费。或者采用逆变回馈，通过双向逆变器将多余制动能量直接回收到交流电网，这样会造成电网污染，进而破坏***的稳定运行。

发明内容

本发明提供一种船舶制动能量控制***及能量控制方法，实现混合动力船舶的电力推进***制动过程中产生的能量的高效率利用，更进一步实现节能减排。

为实现上述目的，本发明提供一种船舶制动能量控制***，其特点是，该控制***通过直流母线电路连接船舶的电力推进***；船舶的电力推进***制动时产生制动能量输出至包含有直流母线的直流环节；该控制***包含：

交流负载，其通过变流器电路连接直流母线，交流负载在其能量需求量内吸收电力推进***产生的制动能量；

电能储存装置，其通过双向变流器电路连接直流母线，用于存储制动能量或向直流母线上连接的负载输出电能；

耗能装置，其电路连接直流母线，用于消耗制动能量；

转换开关控制***，电能储存装置和耗能装置分别通过转换开关控制***电路连接直流母线；当制动能量超出交流负载的能量需求量，转换开关控制***控制将制动能量向电能储存装置充电，当电能储存装置电量充满时，转换开关控制***控制将制动能量通过耗能装置完全消耗。

上述转换开关控制***包含：

第一转换开关，电能储存装置和耗能装置分别通过该第一转换开关电路连接直流母线；

转换开关控制单元，其输出端电路连接第一转换开关，通过第一转换开关控制将制动能量向电能储存装置充电，或将制动能量通过耗能装置完全消耗。

上述电力推进***包含：

螺旋桨；

电机，其通过变流器电路连接直流母线，并机械连接螺旋桨，带动螺旋桨旋转；

上述电力推进***制动时，螺旋桨因惯性带动电机旋转，使电机处于发电状态，产生制动能量。

上述电能储存装置输出端还通过变流器电路连接至船舶的直流负载设备，由电能储存装置向直流负载设备供电。

上述控制***还包含有铺助电源***，铺助电源***输入端电路连接电能储存装置，输出端电路连接直流负载设备；铺助电源***检测电能储存装置的电量不足时，向直流负载设备辅助输出电能。

上述转换开关控制***包含：

第二转换开关，电能储存装置和铺助电源***分别通过该第二转换开关连接直流负载设备；

转换开关控制单元，其输出端电路连接第二转换开关，通过第二转换开关控制由电能储存装置向直流负载设备供电，或由铺助电源***向直流负载设备供电。

上述铺助电源***包含：

直流辅助电源，其输出端电路连接至直流负载设备；

辅助电源控制单元，其输入端电路连接电能储存装置，输出端电路连接直流辅助电源；该辅助电源控制单元检测电能储存装置的电量，当电能储存装置电量不足时，控制直流辅助电源向直流负载设备输出电能。

一种上述混合动力船舶制动能量控制***的能量控制方法，其特点是，该方法包含：

混合动力船舶制动能量控制***接收电力推进***制动过程中输出的制动能量；制动能量通过逆变器传递到直流环节产生泵生电压；

当泵生电压处于直流环节缓冲制动能量的电压范围内，电力推进***输出的制动能量由直流环节缓冲消耗；

当泵生电压大于直流环节缓冲制动能量的电压范围，由交流负载、和/或电能储存装置、和/或耗能装置吸收制动能量；

当泵生电压小于电压范围，电能储存装置向直流母线补充电能。

上述泵生电压大于直流环节缓冲制动能量的电压范围时，制动能量的消耗方法包含：

当制动能量处于交流负载的能量需求量内，交流负载完全吸收制动能量；

当制动能量大于交流负载的能量需求量，并且电能储存装置电量未满时，采用制动能量对电能储存装置充电；

当制动能量大于交流负载的能量需求量，并且电能储存装置电量已满时，耗能装置将制动能量完全消耗。

上述电能储存装置与耗能装置消耗制动能量的切换方法包含：

转换开关控制***检测电能储存装置的电量；

当电能储存装置电量未满，转换开关控制***连通电能储存装置与电力推进***之间的第一能量传导路径；

当电能储存装置电量已满，转换开关控制***连通耗能装置与电力推进***之间的第二能量传导路径。

本发明船舶制动能量控制***及能量控制方法和现有技术相比，其优点在于，本发明***采用共用直流母线、储能式和阻耗式结合的方法，通过模块化管理，相互独立具有较高的自动化程度，并按照将产生的制动能量进行按需求、容量、功能合理分配，能量得到高效利用，解决了现有技术问题不足，而且充分回收再生制动能量，具有很好动态特性，能够达到节能减排目的，实现绿色环保。

附图说明

图1为本发明一种船舶制动能量控制***的***图；

图2为一种混合动力船舶制动能量控制***的***图；

图3为本发明一种船舶制动能量控制***的能量控制方法的方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图，进一步说明本发明的具体实施例。

如图1所示，为一种船舶制动能量控制***的实施例。船舶内部电能通过交流电网传输，该交流电网通过一整流器（AC/DC，交流/直流变流器）190与一直流母线180电路连接。船舶的电力推进***110电路连接直流母线180，通过直流母线180接收电能。

电力推进***110包含有：螺旋桨111，通过转轴机械连接螺旋桨111的电机112。电机112通过一逆变器（DC/AC，直流/交流变流器）113与直流母线180电路连接，逆变器113直流端连直流母线180，交流端连电机112。直流母线180向电力推进***110提供电能，逆变器113用于变换该直流母线180的电力信号以适合拖动电机112使用，电机112用于带动螺旋桨111。

当船舶发生制动，螺旋桨111由于运动惯性带动电机112转动，使电机112处于发电状态，产生制动能量，制动能量通过逆变器113传递到包含有直流母线180的直流环节，产生泵生电压U。

当泵生电压U在***预先设定的直流环节缓冲制动能量的电压范围（U_min<U<U_max）内，并且制动过程完成、泵生电压U没有继续上升时，电力推进***110产生的制动能量直接被直流环节缓冲，电力推进***110完成制动。

当泵生电压U超过***预先设定的直流环节缓冲制动能量的电压范围（U_min<U<U_max）时，由本发明公开的船舶制动能量控制***消耗制动能量，并对制动能量进行控制和利用。

本发明公开了的一种船舶制动能量控制***，其包含：交流负载120、电能储存装置130、耗能装置140和转换开关控制***。

交流负载120为船舶上除电力推进***110以外的其他交流负载。交流负载120的输入端通过一逆变器（DC/AC，直流/交流）121电路连接直流母线180，逆变器121直流端接直流母线180，交流端接交流负载120，组成共同母线路径。

交流负载120通过直流母线180与交流电网连通，交流负载120的需求能量可由交流电网提供，也可以由电能储存装置130向交流负载120提供，或者与电能储存装置130互补利用电力推进***110回馈直流母线180的制动能量。当电力推进***110制动继续，泵生电压U不断上升，泵生电压U的电压值达到设定的电压范围的上限值U_max时，同时信号检测与电力推进***110共用电网的交流负载120的能量需求量，当制动能量小于交流负载120的能量需求量时，产生的制动能量即被交流负载120完全吸收。

电能储存装置130采用磷酸铁锂动力电池，其通过一双向变流器（双向DC/DC）131电路连接直流母线180，用于存储制动能量或向直流母线180上连接的负载输出电能。

耗能装置140采用制动电阻，其电路连接于直流母线180，实现多余制动能量的消耗，达到制动效果。

转换开关控制***包含有转换开关控制单元150和电路连接转换开关控制单元150输出端的第一转换开关151。其中，第一转换开关151设有一个固定端口和两个可与固定端口切换连通的切换端口，第一转换开关151的固定端口电路连接直流母线180，电能储存装置130通过双向变流器131电路连接至第一转换开关151的一个切换端口，耗能装置140电路连接至第一转换开关151的另一个切换端口，实现电能储存装置130和耗能装置140通过第一转换开关151相互并联，并且通过该第一转换开关151与直流母线180切换电路连接。直流母线180通过第一转换开关151连通至电能储存装置130形成第一能量传导路径（储存路径），第一能量传导路径为一种双向能量传导路径；直流母线180通过第一转换开关151连通至耗能装置140则形成第二能量传导路径（阻耗路径）。

这里，转换开关控制单元150输入端电路连接电能储存装置130，实时检测电能储存装置130的电量值（SOC），根据电能储存装置13的SOC值，通过控制第一转换开关151，选择打开和关闭第一或第二能量传导路径。

当电力推进***110输出的制动能量超出交流负载120的能量需求量，并且转换开关控制单元150检测到电能储存装置130的电量值未满时，转换开关控制***的转换开关控制单元150控制第一转换开关151打开第一能量传导路径，将制动能量向电能储存装置130进行充电。

当转换开关控制单元150检测到电能储存装置130的电量值充满时，转换开关控制单元150控制第一转换开关151打开第二能量传导路径，将多余的制动能量输送至耗能装置140并完全消耗。

而当检测到泵生电压U的电压值U<U_min时，转换开关控制单元150控制第一转换开关151打开第一能量传导路径，电能储存装置130可以通过双向变流器（双向DC/DC）131为直流母线180补充一定的能量。

进一步的，电能储存装置130的输出端还通过变流器（DC/DC）132电路连接至船舶的直流负载设备（DC设备）170，在需要时由电能储存装置130可向直流负载设备170供电。

本发明所公开的一种船舶制动能量控制***还包含有铺助电源***，该铺助电源***包含：辅助电源控制单元161和电路连接辅助电源控制单元161输出端的直流辅助电源160。

直流辅助电源160的输出端电路连接至直流负载设备170，在需要时可辅助电能储存装置130向直流负载设备170供电。

辅助电源控制单元161输入端电路连接电能储存装置130，输出端电路连接直流辅助电源160；该辅助电源控制单元161实时检测电能储存装置130的电量，当电能储存装置130电量不足时，控制直流辅助电源160辅助电能储存装置130向直流负载设备170输出电能。

转换开关控制***还包含有第二转换开关152，第二转换开关152电路连接在转换开关控制单元150的输出端。第二转换开关152设有一个固定端口和两个可与固定端口切换连通的切换端口，第二转换开关152的固定端口电路连接至直流负载设备170，电能储存装置130通过变流器132电路连接至第二转换开关152的一个切换端口，铺助电源***的直流辅助电源160输出端电路连接至第二转换开关152的另一个切换端口，实现电能储存装置130和铺助电源***通过第二转换开关152相互并联，并且通过该第二转换开关152与直流负载设备170切换电路连接。

当转换开关控制单元150检测到电能储存装置130中电量有余量时，可控制第二转换开关152使电能储存装置130与直流负载设备170连通，由电能储存装置130向直流负载设备170供电。

当转换开关控制单元150和辅助电源控制单元161检测到电能储存装置130中电量不足时，转换开关控制单元150控制第二转换开关152使直流辅助电源160与直流负载设备170连通，同时辅助电源控制单元161控制直流辅助电源160输出电能，由直流辅助电源160向直流负载设备170供电。

如图2所示，为一种应用于混合动力船舶的船舶制动能量控制***的实施例。实线箭头方向为能量流动的方向，虚线箭头方向为信号控制方向。

混合动力船舶中设有能源***、电力推进***、充电***、直流母线和制动能量控制***。

混合动力船舶的能源***包含有柴电机组211、船舶电站212、能量管理***213、太阳能光伏电池214、整流器215和磷酸铁锂动力电池216。

柴电机组211可输出400V的交流电，其输出端电路连接船舶电站212、船舶电站212输出端电路连接整流器215，整流器215输出端电路连接至直流母线240，将拆柴电机组211输出的交流电能转化为直流电能后输送至直流母线240。

太阳能光伏电池214接收太阳能，输出直流电。

磷酸铁锂动力电池216可接收柴电机组211的交流电能，或太阳能光伏电池214的直流电能，或混合动力船舶动力***的制动能量，对其进行充电，也可以向混合动力船舶动力***中的负载输出直流电。

能量管理***213实时检测船舶电站212与太阳能光伏电池214的电能输出状态并进行管理。

混合动力船舶的充电***包含有交流充电装置221和直流充电装置222。

交流充电装置221输入端电路连接船舶电站212的输出端，交流充电装置221输出端电路连接磷酸铁锂动力电池216，实现岸电、柴电机组211输出的交流电对磷酸铁锂动力电池216进行充电。

直流充电装置222输入端电路连接太阳能光伏电池214，输出端电路连接至磷酸铁锂动力电池216，实现太阳能光伏电池214输出的直流电对磷酸铁锂动力电池216进行充电。

混合动力船舶的电力推进***包含有变频器233、推进电机232、及螺旋桨231。螺旋桨231通过转轴与推进电机232机械连接，推进电机232电路连接变频器233，变频器233电路连接至直流母线240。

当船舶发生制动，螺旋桨231由于运动惯性带动推进电机232转动，使推进电机232处于发电状态，产生制动能量，制动能量通过变频器233传递到包含有直流母线240的直流环节，并产生泵生电压U。

直流母线240是能源***的汇合点，所有的能源都以直流的方式汇总到母线上，再送给电力推进装置。其连接整流器（AC/DC）215、双向变流器（DC/DC）261、两组变频器（DC/AC）233、251，四组能量转换装置。***设置直流母线240缓冲制动电能的上限电压为U_max，下限电压为U_min。

混合动力船舶的制动能量控制***包含：转换开关控制***、交流负载、辅助电源***、耗能装置和电能储存装置。

交流负载250通过变频器251电路连接至直流母线240， 交流负载250通过直流母线240与船舶电站212连通，交流负载250的需求能量可由船舶电站212输出的交流电提供，也可以由电能储存装置通过直流母线24向交流负载250提供，或者与电能储存装置互补利用电力推进***回馈直流母线240的制动能量。

当电力推进***制动继续，泵生电压U不断上升，泵生电压U的电压值达到设定的直流母线240缓冲制动电能的电压范围的上限值Umax时，同时信号检测与电力推进***共用电网的交流负载250的能量需求量，当制动能量小于交流负载250的能量需求量时，产生的制动能量即被交流负载250完全吸收。

电能储存装置即采用磷酸铁锂动力电池216，其通过一双向变流器（双向DC/DC）261电路连接直流母线240，用于存储制动能量或向直流母线240上连接的负载输出电能。

耗能装置270采用制动电阻，其电路连接于直流母线240，实现多余制动能量的消耗，达到制动效果。

转换开关控制***包含有转换开关控制单元280和电路连接转换开关控制单元280输出端的第一转换开关281和第二转换开关282。

其中，第一转换开关281设有一个固定端口和两个可与固定端口切换连通的切换端口，第一转换开关281的固定端口电路连接直流母线240，磷酸铁锂动力电池216通过双向变流器261电路连接至第一转换开关281的一个切换端口，耗能装置270电路连接至第一转换开关281的另一个切换端口，实现磷酸铁锂动力电池216和耗能装置270通过第一转换开关281相互并联，并且通过该第一转换开关281与直流母线240切换电路连接。

这里，转换开关控制单元280输入端电路连接磷酸铁锂动力电池216，实时检测磷酸铁锂动力电池216的电量值（SOC），根据磷酸铁锂动力电池216的SOC值，通过控制第一转换开关281，选择磷酸铁锂动力电池216和耗能装置270与直流母线240之间连接或断开。

当电力推进***输出的制动能量超出交流负载250的能量需求量，并且转换开关控制单元280检测到磷酸铁锂动力电池216的电量值未满时，转换开关控制***的转换开关控制单元280控制第一转换开关281将磷酸铁锂动力电池216与直流母线240连通，将制动能量向磷酸铁锂动力电池216进行充电。

当转换开关控制单元280检测到磷酸铁锂动力电池216的电量值充满时，转换开关控制单元280控制第一转换开关281将耗能装置270与直流母线240连通，将多余的制动能量输送至耗能装置270完全消耗。

而当检测到泵生电压U的电压值U<U_min时，转换开关控制单元280控制第一转换开关281将磷酸铁锂动力电池216与直流母线240连通，磷酸铁锂动力电池216可以通过双向变流器（双向DC/DC）261为直流母线240补充一定的能量。

进一步的，磷酸铁锂动力电池216的输出端还电路连接变流器（DC/DC）262，变流器262输出端电路连接至第二转换开关282，通过第二转换开关282电路连接至船舶的直流负载设备（DC设备）260，在需要时可由磷酸铁锂动力电池216向直流负载设备260供电。

铺助电源***包含有：辅助电源控制单元290和电路连接辅助电源控制单元290输出端的直流辅助电源291。直流辅助电源291的输出端电路连接至直流负载设备260，在需要时可辅助磷酸铁锂动力电池216向直流负载设备260供电。

辅助电源控制单元290输入端电路连接磷酸铁锂动力电池216，输出端电路连接直流辅助电源291；该辅助电源控制单元290实时检测磷酸铁锂动力电池216的电量，当磷酸铁锂动力电池216电量不足时，控制直流辅助电源291辅助磷酸铁锂动力电池216向直流负载设备260输出电能。

转换开关控制***的第二转换开关282设有一个固定端口和两个可与固定端口切换连通的切换端口，第二转换开关282的固定端口电路连接至直流负载设备260，磷酸铁锂动力电池216通过变流器262电路连接至第二转换开关282的一个切换端口，铺助电源***的直流辅助电源291输出端电路连接至第二转换开关282的另一个切换端口，实现磷酸铁锂动力电池216和直流辅助电源291通过第二转换开关282相互并联，并且通过该第二转换开关282与直流负载设备260切换电路连接。

当转换开关控制单元280检测到磷酸铁锂动力电池216中电量有余量时，可控制第二转换开关282使磷酸铁锂动力电池216与直流负载设备260连通，由磷酸铁锂动力电池216向直流负载设备260供电。

当转换开关控制单元280和辅助电源控制单元290检测到磷酸铁锂动力电池216中电量不足时，转换开关控制单元280控制第二转换开关282使直流辅助电源291与直流负载设备260连通，同时辅助电源控制单元290控制直流辅助电源291输出电能，由直流辅助电源291向直流负载设备260供电。

如图3所示，为本发明公开的一种船舶制动能量控制***的能量控制方法，该方法包含以下步骤：

步骤1、混合动力船舶的电力推进***制动输出制动能量。混合动力船舶制动能量控制***接收电力推进***制动过程中输出的制动能量。制动能量通过逆变器传递到直流环节产生泵生电压U。

步骤2、判断泵生电压U是否处于直流环节缓冲制动能量的电压范围（U_min<U<U_max）内。若是，则电力推进***输出的制动能量由直流环节缓冲消耗，并跳转到步骤6。 若否，泵生电压U超出直流环节缓冲制动能量的电压范围（U_min<U<U_max），则跳转到步骤3。

步骤3、传播上其他的交流负载吸收制动能量，并判断制动能量是否大于交流负载的能量需求量，若是，则跳转到步骤4，若否，制动能量处于交流负载的能量需求量内，则交流负载完全吸收制动能量，并跳转到步骤6。

步骤4、电能储存装置吸收制动能量，并采用制动能量对电能储存装置进行充电。判断制动能量是否大于电能储存装置的存储容量，若是，则跳转到步骤5，若否，电能储存装置电量未满，则采用制动能量对电能储存装置充电，并跳转到步骤6。

另外，如果泵生电压U小于直流环节缓冲制动能量的电压范围（U_min<U<U_max），即U< U_min，则由电能储存装置输出电能，对直流母线进行充能，同时跳转到步骤2。

步骤5、耗能装置将制动能量完全消耗，并跳转到步骤6。

步骤6、制动完成。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种船舶制动能量控制***，其特征在于，该控制***通过直流母线电路连接船舶的电力推进***；船舶的电力推进***制动时产生制动能量输出至包含有直流母线的直流环节；所述控制***包含：

交流负载，其通过变流器电路连接直流母线，交流负载在其能量需求量内吸收电力推进***产生的制动能量；

电能储存装置，其通过双向变流器电路连接直流母线，用于存储制动能量或向直流母线上连接的负载输出电能；

耗能装置，其电路连接直流母线，用于消耗制动能量；

转换开关控制***，所述电能储存装置和耗能装置分别通过转换开关控制***电路连接直流母线；当制动能量超出交流负载的能量需求量，转换开关控制***控制将制动能量向电能储存装置充电，当电能储存装置电量充满时，转换开关控制***控制将多余的制动能量通过耗能装置完全消耗。

2.如权利要求1所述的船舶制动能量控制***，其特征在于，所述转换开关控制***包含：

第一转换开关，电能储存装置和耗能装置分别通过该第一转换开关电路连接直流母线；

转换开关控制单元，其输出端电路连接第一转换开关，通过第一转换开关控制将制动能量向电能储存装置充电，或将制动能量通过耗能装置完全消耗。

3.如权利要求1所述的船舶制动能量控制***，其特征在于，所述电力推进***包含：

螺旋桨；

电机，其通过变流器电路连接直流母线，并机械连接螺旋桨，带动螺旋桨旋转；

所述电力推进***制动时，螺旋桨因惯性带动电机旋转，使电机处于发电状态，产生制动能量。

4.如权利要求1或2所述的船舶制动能量控制***，其特征在于，所述电能储存装置输出端还通过变流器电路连接至船舶的直流负载设备，由电能储存装置向直流负载设备供电。

5.如权利要求4所述的船舶制动能量控制***，其特征在于，所述控制***还包含有铺助电源***，铺助电源***输入端电路连接电能储存装置，输出端电路连接直流负载设备；铺助电源***检测电能储存装置的电量不足时，向直流负载设备辅助输出电能。

6.如权利要求5所述的船舶制动能量控制***，其特征在于，所述转换开关控制***包含：

第二转换开关，电能储存装置和铺助电源***分别通过该第二转换开关连接直流负载设备；

转换开关控制单元，其输出端电路连接第二转换开关，通过第二转换开关控制由电能储存装置向直流负载设备供电，或由铺助电源***向直流负载设备供电。

7.如权利要求5所述的船舶制动能量控制***，其特征在于，所述铺助电源***包含：

直流辅助电源，其输出端电路连接至直流负载设备；

辅助电源控制单元，其输入端电路连接电能储存装置，输出端电路连接直流辅助电源；该辅助电源控制单元检测电能储存装置的电量，当电能储存装置电量不足时，控制直流辅助电源向直流负载设备输出电能。

8.一种如权利要求1至7中任意一项权利要求所述船舶制动能量控制***的能量控制方法，其特征在于，该方法包含：

船舶制动能量控制***接收电力推进***制动过程中输出的制动能量；制动能量通过逆变器传递到直流环节产生泵生电压；

当泵生电压处于直流环节缓冲制动能量的电压范围内，电力推进***输出的制动能量由直流环节缓冲消耗； 

当泵生电压大于直流环节缓冲制动能量的电压范围，由交流负载、和/或电能储存装置、和/或耗能装置吸收制动能量；

当泵生电压小于电压范围，电能储存装置向直流母线补充电能。

9.如权利要求8所述的能量控制方法，其特征在于，所述泵生电压大于直流环节缓冲制动能量的电压范围时，制动能量的消耗方法包含：

当制动能量处于交流负载的能量需求量内，交流负载完全吸收制动能量；

当制动能量大于交流负载的能量需求量，并且电能储存装置电量未满时，采用制动能量对电能储存装置充电；

当制动能量大于交流负载的能量需求量，并且电能储存装置电量已满时，耗能装置将制动能量完全消耗。

10.如权利要求9所述的能量控制方法，其特征在于，所述电能储存装置与耗能装置消耗制动能量的切换方法包含：

转换开关控制***检测电能储存装置的电量；

当电能储存装置电量未满，转换开关控制***连通电能储存装置与电力推进***之间的第一能量传导路径；

当电能储存装置电量已满，转换开关控制***连通耗能装置与电力推进***之间的第二能量传导路径。