[发明专利]双轴四机式船舶混合动力系统及其推进控制方法

说明书

本发明涉及一种双轴四机式船舶混合动力系统及其推进控制方法，其混合动力系统包括两组相互独立的动力装置；主推柴油机的输出端通过离合器与齿轮箱的输入端连接；推进电机的输入/输出端与齿轮箱的输入/输出端连接；齿轮箱的输出端与全回转舵桨的输入端连接；推进电机的第一组输电线通过推进电机端整流器与配电板的第一组接线端连接；配电板的第二组接线端与能量储存单元连接；配电板的第三组接线端依次通过推进电机端逆变器和变频器与推进电机的第二组输电线连接。本发明功率覆盖范围广，一方面增加动力冗余，提高了动力系统的可靠性，另一方面提供多种工作模式，满足各种船舶环境和工况的需求。

技术领域

本发明涉及的是一种船舶混合动力技术领域，具体涉及一种双轴四机式船舶混合动力系统及其推进控制方法。

背景技术

随着越来越严格的船舶排放法规实施，船舶节能减排技术已经成为大家关注和研究的重点。船舶混合动力技术为船舶从传统的内燃机推进方式过渡到纯电动推进方式提供可行性方案，其中柴电混合动力技术是现阶段研究的重点，我国船舶柴电混合动力系统起步较晚，其发展过程经历三个阶段：第一阶段，在20世纪90年代至21世纪初，由国内造船厂建造的少数船舶采用了柴电混合动力系统，但其配套的柴电混合动力系统均由国外供应商设计和供货，比如江南船厂出口挪威的16400t化学品船；第二阶段，2009年前后，中船重工集团公司第七一一研究所研制出电机定转速柴电混合动力系统，并为粤海铁火车渡轮提供技术支持；第三阶段，电机转速可调的柴电混合动力系统研发成功，进一步拓宽了柴电混合动力系统的适用船型，这一阶段的典型船舶包括：上港集团复兴船务公司“海港711”拖轮、浙江海洋大学渔业资源调查船等。

现有的柴电船舶混合动力系统中电动机的主要电力来源还是来自发电机，占据大量的船舶空间，部分系统加入蓄电池作为储能单元，但是其放电效率低，使用寿命短，充电方式单一，导致实际运用过程中效果较差，另外目前船舶推进控制系统多采用板卡等方式控制，运行效果不稳定。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明公开了一种双轴四机式船舶混合动力系统及其推进控制方法。

本发明所采用的技术方案如下：

一种双轴四机式船舶混合动力系统，混合动力系统包括两组相互独立的动力装置以及配电板、推进电机端整流器、能量储存单元；动力装置包括主推柴油机、离合器、齿轮箱、全回转舵桨、推进电机、变频器、推进电机端逆变器；主推柴油机的输出端通过离合器与齿轮箱的输入端连接；推进电机的输入/输出端与齿轮箱的输入/输出端连接；齿轮箱的输出端与全回转舵桨的输入端连接；推进电机的第一组输电线通过推进电机端整流器与配电板的第一组接线端连接；配电板的第二组接线端与能量储存单元连接；配电板的第三组接线端依次通过推进电机端逆变器和变频器与推进电机的第二组输电线连接。

其进一步的技术方案为：推进电机为PTI/PTO电机，包括PTI和PTO模式；PTI模式为电动机模式；PTO模式为发电机模式。

其进一步的技术方案为：混合动力系统还包括辅助发电机和发电机端整流器；辅助发电机通过发电机端整流器与配电板的第五组接线端连接。

其进一步的技术方案为：能量储存单元包括蓄电池和超级电容器；蓄电池和超级电容器与太阳能电池板连接；蓄电池和超级电容器还配有岸电接口。

其进一步的技术方案为：混合动力系统还包括单轴控制系统；单轴控制系统包括两组独立的控制装置；第一组控制装置用于独立控制第一组动力装置；第二组控制装置用于独立控制第二组动力装置。

其进一步的技术方案为：控制装置包括机旁操作面板、舵桨转向控制子系统和PLC主控制器；PLC主控制器用于控制主推柴油机和推进电机的转速、控制离合器的闭合断开以及通过舵桨转向控制子系统进行舵角调节以实现船舶转向。

其进一步的技术方案为：单轴控制系统还包括用于操控两组控制装置的控制驾驶室遥控面板和驾驶室应急模块。