武汉理工大学杨祥国获国家专利权
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龙图腾网获悉武汉理工大学申请的专利一种船载多源柔性直流环网试验台架及其能量管理方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120064826B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-12发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510186752.X,技术领域涉及:G01R31/00;该发明授权一种船载多源柔性直流环网试验台架及其能量管理方法是由杨祥国;张尊华;周梦妮;周兴伟设计研发完成,并于2025-02-20向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种船载多源柔性直流环网试验台架及其能量管理方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种船载多源柔性直流环网试验台架,包括直流环网主系统、第一氢燃料电池供电系统、第二氢燃料电池供电系统、第一复合储能系统、第二复合储能系统、第一负载系统、第二负载系统、紧凑型可重构输入输出CRIO控制器、下位机、以及上位机,直流环网主系统包括通过四个固态开关首尾电连接的第一直流母线、第二直流母线、第三直流母线、以及第四直流母线;第一氢燃料电池供电系统与第二直流母线电连接,第二氢燃料电池供电系统与第四直流母线电连接,第一复合储能系统与第一直流母线电连接,第二复合储能系统与第三直流母线电连接。本发明能解决现有规则型控制方法过度依赖工程经验和预设规则,难以适应复杂多变的工况的技术问题。
本发明授权一种船载多源柔性直流环网试验台架及其能量管理方法在权利要求书中公布了:1.一种船载多源柔性直流环网试验台架的能量管理方法,所述船载多源柔性直流环网试验台架,包括直流环网主系统、第一氢燃料电池供电系统、第二氢燃料电池供电系统、第一复合储能系统、第二复合储能系统、第一负载系统、第二负载系统、紧凑型可重构输入输出CRIO控制器、下位机、以及上位机,直流环网主系统包括通过四个固态开关首尾电连接的第一直流母线、第二直流母线、第三直流母线、以及第四直流母线,第一氢燃料电池供电系统与第二直流母线电连接,第二氢燃料电池供电系统与第四直流母线电连接,第一复合储能系统与第一直流母线电连接,第二复合储能系统与第三直流母线电连接,第一负载系统与第一直流母线电连接,第二负载系统与第三直流母线电连接,CRIO控制器通过弱电信号线路分别与第一氢燃料电池供电系统、第二氢燃料电池供电系统、第一复合储能系统、第二复合储能系统、第一负载系统、以及第二负载系统电连接,并同时与第一直流母线、第二直流母线、第三直流母线、以及第四直流母线电连接,以实时监测其工作状态,下位机通过弱电信号线路与第二负载系统电连接,上位机通过弱电信号线路与CRIO控制器和下位机电连接;其特征在于,所述能量管理方法包括以下步骤: 1第一氢燃料电池供电系统和第二氢燃料电池供电系统产生电能并调制升压至690V,并分别接入第二直流母线和第四直流母线,第一复合储能系统和第二复合储能系统分别接入第一直流母线和第三直流母线; 2上位机加载船舶历史航行期间的功率数据,并将该功率数据传递给第一负载系统和第二负载系统; 3上位机获取CRIO控制器采集的第一氢燃料电池供电系统、第二氢燃料电池供电系统、第一复合储能系统中第一锂电池和第一超级电容的电压信号与电流信号、第二复合储能系统中第二锂电池和第二超级电容的电压信号与电流信号、以及第一负载系统的电压信号与电流信号,根据各自的电压与电流信号生成对应的功率信号,获取CRIO控制器采集的第一氢燃料电池供电系统中的第一氢燃料电池内阻信号和第二氢燃料电池供电系统中的第二氢燃料电池内阻信号,并获取下位机采集的第二负载系统中第一测功机的转速信号和扭矩信号,并根据该转速信号和扭矩信号生成第二负载系统的功率信号; 4上位机将步骤3得到的第一负载系统的功率信号和第二负载系统的功率信号相加以得到总功率信号,并将该总功率信号输入预先训练好的工况识别模型,以获取船舶当前的典型运行工况; 工况识别模型是通过以下步骤训练得到的: 4-1获取原始船舶历史负载功率数据集,对该原始船舶历史负载功率数据集进行预处理,以获取预处理后的船舶历史负载功率数据集; 4-2从步骤4-1获取的预处理后的船舶历史负载功率数据集中提取多个关键特征,其用于刻画船舶的运行状态; 5上位机根据步骤4获取的船舶当前的典型运行工况,选择其对应的功率预测模型对步骤4得到的总功率信号进行功率预测,以获取负载预测数据,具体是当前时刻之后20s的负载预测数据; 6上位机根据步骤4得到的总功率信号、步骤5得到的负载预测数据、步骤3得到的第一氢燃料电池内阻信号和第二氢燃料电池内阻信号、第一复合储能系统中第一锂电池的电流信号、以及第二复合储能系统中第二锂电池的电流信号,获取第一氢燃料电池的参考功率、第二氢燃料电池的参考功率、第一锂电池的参考功率、第二锂电池的参考功率、第二超级电容的参考功率、以及第二超级电容的参考功率; 7CRIO控制器获取上位机得到的第一氢燃料电池的参考功率、第二氢燃料电池的参考功率、第一锂电池参考的功率、第二锂电池的参考功率、第一超级电容的参考功率、第二超级电容参考功率,将第一氢燃料电池的参考功率传递给第一氢燃料电池供电系统中的第一单向升压直流变换器,由其采用功率跟踪控制方式使第一氢燃料电池保持在其参考功率附近,将第二氢燃料电池的参考功率传递给第二氢燃料电池供电系统中第二单向升压直流变换器,由其采用功率跟踪控制方式使第二氢燃料电池保持在其参考功率附近,将第一锂电池的参考功率传递给第一复合储能系统中第一双向升压直流变换器,由其采用功率跟踪控制方式使其中第一锂电池保持在其参考功率附近,将第一超级电容的参考功率传递给第一复合储能系统中的第二双向升压直流变换器,由其采用功率跟踪控制方式使其中第一超级电容保持在其参考功率附近,将第二锂电池的参考功率传递给第二复合储能系统中的第三双向升压直流变换器,由其采用功率跟踪控制方式使其中第二锂电池保持在其参考功率附近,将第二超级电容的参考功率传递给第二复合储能系统中的第四双向升压直流变换器,由其采用功率跟踪控制方式使其中第二超级电容保持在其参考功率附近; 8船载多源柔性直流环网试验台架保持闭环运行,过程结束。
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