[发明专利]多功能的船舶直流组网电力推进系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于船舶的电气系统，特别涉及一种基于船舶直流组网技术并应用于具备大量甲板机械负载的船舶电气系统。

背景技术

在工程船舶及一些特种船舶中，推进系统一般是采用柴油机作为原动机，柴油机直接驱动船舶推进器推动船舶运行的，其推进系统是由柴油机、减速器和推进器组成。柴油机的主轴与推进器轴是直接连接在一起的，存在轴系占用空间大，振动噪音强的问题。特别是当船舶负载发生较大变化时，柴油机不能迅速跟随变化，造成柴油机运行工况差，耗油量高的缺陷。这种方案的最大优势是设备成本比较低廉。为了节省船舶轴系布置空间，提高船舶电气驱动响应速度和可操控性，开发出了船舶交流组网电力推进系统，即柴油机带动同步发电机发电，产生的恒频恒压交流电通过交流配电盘进行交流组网，交流组网后的交流电压在经过交-直-交变频器后，驱动船舶推进电动机工作，推进电动机在驱动船舶推进器推动船舶运行。当船舶负载发生变化时，由于同步发电机具有输出同频同压恒定交流电压的特点，只能通过切断或增加同步发电机的方式，来适应负载功率的变化，由于这种切换方式是非线性的，会造成运行的柴油机不能运行在最佳的功率效率点上，存在燃油使用率极其低下的问题。此外，交流组网推进系统的交流配电盘两侧的控制系统是单独设计控制的，存在柴油发电机组的控制与推动系统协的控制割裂，整个系统的集成性较差，设备占地空间大，设备价格高。随着对船舶海上施工作业水平要求的提高，挖泥疏浚船、捕鱼船，救捞船等海上施工作业的工程船舶开始大量使用，各种甲板机械也逐步从普通的恒速运行要求，开始过渡到具有调速的要求。船舶甲板机械与船舶电站紧密联系，甲板机械的起动、制动和调速都需要单独的电源进行供电和调制，存在控制设备复杂，占用空间大和电源调制困难的问题。

发明内容

本发明提供了一种多功能的船舶直流组网电力推进系统，解决了船舶甲板机械设备的供电电源占用空间大和电源调制困难的问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思是：采用公共直流母线系统进行组网，柴油机带动异步发电机发电，产生的交流电通过交-直整流电路后与公共直流母线连接，船舶主推动电机通过逆变器与公共直流母线连接，船舶侧推动电机通过另一个逆变器与公共直流母线连接，实现了船舶负载发生变化时，可线性调整异步发电机的发电功率，使柴油机能工作在最佳的燃油功耗的状态下，并使船舶电网能工作在正常的工作电压下，提高了柴油机的燃烧效率，提高了发电和推动两个环节的集成性和协调性。 将船舶直流母线提供的恒频恒压的直流电源直接进行逆变转换成频率和电压可调的交流输出，为甲板机械提供可调节的电源，使其正常工作。

一种多功能的船舶直流组网电力推进系统，包括第一柴油机发电机组和第二柴油机发电机组，第一柴油机发电机组通过第一整流器与公共直流母线连接，第二柴油机发电机组通过第二整流器与公共直流母线连接在一起，在公共直流母线上分别连接有主推进电机逆变器和侧推进电机逆变器，主推进电机逆变器上连接有主推动电机，在主推动电机上连接有主推进器，侧推进电机逆变器连接有侧推动电机，在侧推动电机上连接有侧推进器；在公共直流母线上连接有直流逆变器，直流逆变器与甲板机械连接。

在公共直流母线上还连接有船舶日用电源逆变器，船舶日用电源逆变器通过变压器与船舶日用负载连接。

本发明具有较高的集成度，较低的成本，设备数量少，占地面积及重量低，当负载发生变化时，可以灵活的组合柴油发电机组，使各柴油发电机组均工作在最佳的功率效率点，降低柴油发电机组的耗油量，能为甲板机械提供方便调节的电源，以满足其供电要求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

一种多功能的船舶直流组网电力推进系统，包括第一柴油机发电机组1和第二柴油机发电机组3，第一柴油机发电机组1通过第一整流器2与公共直流母线5连接，第二柴油机发电机组3通过第二整流器4与公共直流母线5连接在一起，在公共直流母线5上分别连接有主推进电机逆变器6和侧推进电机逆变器9，主推进电机逆变器6上连接有主推动电机7，在主推动电机7上连接有主推进器8，侧推进电机逆变器9连接有侧推动电机10，在侧推动电机10上连接有侧推进器11；在公共直流母线5上连接有直流逆变器15，直流逆变器15与甲板机械16连接。

在公共直流母线5上还连接有船舶日用电源逆变器12，船舶日用电源逆变器12通过变压器13与船舶日用负载14连接。

船舶的第一柴油机发电机组1和第二柴油机发电机组3是由柴油机和发电机构成的，产生的是恒频恒压的交流电，需要经过第一整流器2和第二整流器4将交流电转换成直流电汇集到船舶的直流母线5上，直流母线5的电流要给船舶主推进器8、船舶侧推进器11以及船舶日用负载14进行供电，而船舶的负载均需要稳定、恒频的交流输出，因此直流母线5的直流电压要先经过主推进电机逆变器6、侧推进电机逆变器9以及船舶日用电源逆变器12进行直流-交流的转换，再给主推动电机7、侧推动电机10和日用负载变压器13进行供电。船舶直流母线5输出的恒频恒压的直流电经过直流逆变器15为甲板机械16稳定可调节的交流电。