本發(fā)明涉及船舶電力控制，特別涉及一種面向耙吸作業(yè)的afe直流母線功率池化協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)。
背景技術：
1、耙吸作業(yè)作為船舶疏浚領域的核心工藝，其電力控制系統(tǒng)需保障挖泥、排泥、轉(zhuǎn)移等多階段的高效協(xié)同。傳統(tǒng)控制方法多采用靜態(tài)功率分配策略，無法實時適應作業(yè)工況的動態(tài)變化，導致直流母線電壓波動頻繁、系統(tǒng)能效低下，且缺乏對工藝風險的預見性調(diào)控，制約了作業(yè)效率與設備可靠性。
2、具體而言，現(xiàn)有技術難以實現(xiàn)多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的時空對齊與深度融合，造成工藝階段識別精度不足；而且在工藝階段切換時，主功率池與冗余功率池之間能量分配失衡，易引發(fā)母線電壓崩潰或設備過載，凸顯了多時間尺度功率協(xié)調(diào)與自適應風險預警的迫切需求。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提出一種面向耙吸作業(yè)的afe直流母線功率池化協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)，以提高現(xiàn)有船舶電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
2、為達到上述目的，本發(fā)明第一方面實施例提出了一種面向耙吸作業(yè)的afe直流母線功率池化協(xié)調(diào)控制方法，應用于船舶電力控制系統(tǒng)，包括以下步驟：
3、采集耙吸作業(yè)過程中的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，所述多源異構(gòu)數(shù)據(jù)包括工藝參數(shù)、電力參數(shù)以及環(huán)境參數(shù)，并對所述多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進行時空對齊處理；
4、將時空對齊處理后的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)輸入預設的工藝階段識別模型，確定當前時刻的作業(yè)工藝階段，所述作業(yè)工藝階段包括準備階段、挖泥階段、排泥階段以及轉(zhuǎn)移階段；
5、基于所述當前時刻的作業(yè)工藝階段和所述多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，利用四維功率需求預測模型生成未來時段的功率需求曲線及工藝風險預警；
6、根據(jù)所述功率需求曲線及所述工藝風險預警，對afe直流母線執(zhí)行多時間尺度分層調(diào)控；
7、其中，所述對afe直流母線執(zhí)行多時間尺度分層調(diào)控，包括：
8、響應于毫秒級的高頻功率波動，控制功率型儲能單元進行功率補償，以平抑因工藝干擾導致的功率脈動；
9、響應于秒級的工藝階段切換需求，協(xié)調(diào)主功率池與冗余功率池的能量分配，并利用能量型儲能單元進行能量的吸收或釋放，實現(xiàn)中頻功率適配與能量平移；
10、響應于分鐘級的穩(wěn)態(tài)作業(yè)需求，基于多目標模型預測控制策略優(yōu)化低頻功率分配，所述多目標模型預測控制策略以母線電壓穩(wěn)定、系統(tǒng)能效優(yōu)化及作業(yè)進度合規(guī)為優(yōu)化目標，并在優(yōu)化過程中考慮所述能量型儲能單元的荷電狀態(tài)約束。
11、為達到上述目的，本發(fā)明第二方面實施例提出了一種面向耙吸作業(yè)的afe直流母線功率池化協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括：
12、數(shù)據(jù)處理模塊，用于采集耙吸作業(yè)過程中的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)，并對所述多源異構(gòu)數(shù)據(jù)進行分層濾波、時空對齊及標簽化存儲；
13、階段識別模塊，用于利用內(nèi)置的工藝階段識別模型，根據(jù)所述多源異構(gòu)數(shù)據(jù)輸出當前作業(yè)階段及置信度；
14、四維預測模塊，用于利用內(nèi)置的四維功率需求預測模型，輸出功率需求曲線及工藝風險預警；
15、多時間尺度調(diào)控模塊，用于執(zhí)行分層調(diào)控策略，包括：用于執(zhí)行毫秒級調(diào)控的功率型儲能單元控制單元；用于執(zhí)行秒級調(diào)控的功率池協(xié)調(diào)單元，所述功率池協(xié)調(diào)單元與所述能量型儲能單元協(xié)同工作；用于執(zhí)行分鐘級調(diào)控的mpc優(yōu)化單元，所述mpc優(yōu)化單元將所述能量型儲能單元的荷電狀態(tài)作為優(yōu)化約束；
16、afe協(xié)同控制模塊，與所述多時間尺度調(diào)控模塊連接，用于根據(jù)調(diào)控指令調(diào)整afe混合拓撲的工作模態(tài)或激活硬件冗余。
17、為達到上述目的，本發(fā)明第三方面實施例提出了一種電子設備，包括存儲器、處理器和存儲在所述存儲器上的計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)上述的面向耙吸作業(yè)的afe直流母線功率池化協(xié)調(diào)控制方法。
18、本發(fā)明實施例的面向耙吸作業(yè)的afe直流母線功率池化協(xié)調(diào)控制方法及系統(tǒng)，通過多源異構(gòu)數(shù)據(jù)采集與工藝階段識別，結(jié)合四維功率需求預測模型，實現(xiàn)了對afe直流母線的多時間尺度分層調(diào)控；具體來說，構(gòu)建了基于功率型儲能單元與能量型儲能單元協(xié)同的afe直流母線多時間尺度分層調(diào)控機制；
19、其中，功率型儲能單元專司毫秒級高頻功率脈動的快速平抑，保障了母線電壓的瞬時穩(wěn)定性；能量型儲能單元則負責秒級至分鐘級的能量調(diào)度與平移，優(yōu)化了不同工藝階段切換時的功率流動與穩(wěn)態(tài)能效；二者功能互補、協(xié)同運作，共同實現(xiàn)了從瞬時到穩(wěn)態(tài)的全頻域功率支撐，從而顯著提升了系統(tǒng)應對復雜工況的適應性、運行效率及整體安全可靠性。
1.一種面向耙吸作業(yè)的afe直流母線功率池化協(xié)調(diào)控制方法，其特征在于，應用于船舶電力控制系統(tǒng)，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述作業(yè)工藝階段包括準備階段、挖泥階段、排泥階段以及轉(zhuǎn)移階段；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定當前時刻的作業(yè)工藝階段，具體包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用四維功率需求預測模型生成未來時段的功率需求曲線及工藝風險預警，具體包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述控制功率型儲能單元進行功率補償，具體包括：
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述協(xié)調(diào)主功率池與冗余功率池的能量分配，具體包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于多目標模型預測控制策略優(yōu)化低頻功率分配，具體包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括afe硬件協(xié)同控制步驟：
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法還包括震蕩抑制步驟：
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法還包括針對冗余功率池容量受限的動態(tài)解耦與工藝讓步步驟，具體包括：
11.一種面向耙吸作業(yè)的afe直流母線功率池化協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征在于，用于實現(xiàn)權(quán)利要求1至10中任一項所述的控制方法，所述系統(tǒng)包括：