帶有脈衝負載的船舶直流組網電力推進系統及調控方法與流程

2023-07-04 01:44:41 1

本發明涉及一種船舶直流組網電力推進系統，特別涉及一種適用於帶有脈衝負載的船舶直流組網電力推進系統及調控方法。

背景技術：

目前，船舶的電力推進系統已開始採用直流組網電力推進系統，該系統是由柴油發電機組、公共直流母線、變頻器和推進系統組成。船舶的柴油發電機組不僅要為船舶日用電負載供電，還要為船舶的推進系統供電。對於某些帶有脈衝負載的船舶，其作業過程中的用電負荷水平是不穩定的，呈周期或非周期的脈衝變化狀態，例如：帶有絞車負載的船舶，絞車在提升重物時，其用電需求會迅速增大，在其他運行狀態下，其用電負荷相對較低，並處於穩定狀態；又如帶有鑽井作業設備的船舶，鑽井作業設備在作業過程中，若突然遇到惡劣工況，其用電需求也會急劇增大，在其他工況下，其用電負荷水平較低，並處於穩定狀態。對於此類船舶，是按照最大脈衝負載的用電負荷，來設計船舶的柴油發電機組容量的，並且，此類船舶處於高負荷脈衝狀態的時間很短，大部分時間是處於輕載的運行狀態下，這就造成船舶柴油發電機組的設計容量偏大，造成燃油使用率低，油耗大和柴油發電機組效率低的問題。

技術實現要素：

本發明提供了一種帶有脈衝負載的船舶直流組網電力推進系統及調控方法，解決了帶有脈衝負載的船舶柴油發電機組設計容量偏大所導致的柴油發電機組效率低的技術問題。

本發明是通過以下技術方案解決以上技術問題的：

一種帶有脈衝負載的船舶直流組網電力推進系統，包括第一柴油發電機組，第一柴油發電機組通過第一整流變頻器與公共直流母線連接在一起，第二柴油發電機組通過第二整流變頻器與公共直流母線連接在一起，在公共直流母線上分別連接有主推進電機逆變變頻器和側推進電機逆變變頻器，主推進電機逆變變頻器的輸出端上連接有主推進電機，在主推進電機的輸出軸上連接有主推進器，側推進電機逆變變頻器輸出端上連接有側推進電機，在側推進電機的輸出軸上連接有側推進器；在公共直流母線上連接有船舶脈衝負載逆變變頻器，船舶脈衝負載逆變變頻器的輸出端通過船舶脈衝負載變壓器與船舶脈衝負載連接在一起，在公共直流母線上連接有斬波器，在斬波器的輸入端上連接有超級電容組。

一種帶有脈衝負載的船舶直流組網電力推進系統的調控方法，包括以下步驟：

第一步、第一柴油發電機組通過第一整流變頻器與公共直流母線連接在一起，第二柴油發電機組通過第二整流變頻器與公共直流母線連接在一起，在公共直流母線上分別連接主推進電機逆變變頻器和側推進電機逆變變頻器，主推進電機逆變變頻器的輸出端上連接主推進電機，在主推進電機的輸出軸上連接主推進器，側推進電機逆變變頻器輸出端上連接側推進電機，在側推進電機的輸出軸上連接側推進器；在公共直流母線上連接船舶脈衝負載逆變變頻器，船舶脈衝負載逆變變頻器的輸出端通過船舶脈衝負載變壓器與船舶脈衝負載連接在一起，在公共直流母線上連接斬波器，在斬波器的輸入端上連接超級電容組；

第二步、當船舶脈衝負載處於高負荷脈衝狀態，公共直流母線上的電壓瞬間下降時，控制斬波器導通，使超級電容組瞬間大功率向公共直流母線放電，從而維持公共直流母線的電壓處於穩定狀態；

第三步、當船舶脈衝負載處於正常負荷狀態時，控制斬波器斷開，超級電容組停止放電；

第四步、當船舶脈衝負載的高負荷脈衝狀態結束後，控制斬波器導通，公共直流母線給超級電容組充電，為下一次船舶脈衝負載的高負荷脈衝狀態的出現做好準備。

本發明的超級電容最大優點在於能夠快速地進行充放電，日常維護方便，循環壽命很長,充放電次數可達10萬次以上，還可以實現短時間內的大功率輸出。當船舶脈衝負載處於高負荷狀態時，超級電容可以瞬時放電，向船舶直流母線提供能量，維持脈衝負載的正常作業，使船舶直流組網電力推進系統柴油發電機組可以工作在最佳的功率效率點，降低發電機組的耗油量，提高了發電機組的效率。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

一種帶有脈衝負載的船舶直流組網電力推進系統，包括第一柴油發電機組1，第一柴油發電機組1通過第一整流變頻器2與公共直流母線5連接在一起，第二柴油發電機組3通過第二整流變頻器4與公共直流母線5連接在一起，在公共直流母線5上分別連接有主推進電機逆變變頻器6和側推進電機逆變變頻器9，主推進電機逆變變頻器6的輸出端上連接有主推進電機7，在主推進電機7的輸出軸上連接有主推進器8，側推進電機逆變變頻器9輸出端上連接有側推進電機10，在側推進電機10的輸出軸上連接有側推進器11；在公共直流母線5上連接有船舶日用負載逆變變頻器12，在船舶日用負載逆變變頻器12的輸出端上連接有變壓器13，在變壓器13的輸出端上連接有船舶日用負載14；在公共直流母線5上連接有船舶脈衝負載逆變變頻器17，船舶脈衝負載逆變變頻器17的輸出端與船舶脈衝負載18連接在一起，在公共直流母線5上連接有斬波器15，在斬波器15的輸入端上連接有超級電容組16。

一種帶有脈衝負載的船舶直流組網電力推進系統的調控方法，包括以下步驟：

第一步、第一柴油發電機組1通過第一整流變頻器2與公共直流母線5連接在一起，第二柴油發電機組3通過第二整流變頻器4與公共直流母線5連接在一起，在公共直流母線5上分別連接主推進電機逆變變頻器6和側推進電機逆變變頻器9，主推進電機逆變變頻器6的輸出端上連接主推進電機7，在主推進電機7的輸出軸上連接主推進器8，側推進電機逆變變頻器9輸出端上連接側推進電機10，在側推進電機10的輸出軸上連接側推進器11；在公共直流母線5上連接有船舶日用負載逆變變頻器12，在船舶日用負載逆變變頻器12的輸出端上連接有變壓器13，在變壓器13的輸出端上連接有船舶日用負載14；在公共直流母線5上連接船舶脈衝負載逆變變頻器17，船舶脈衝負載逆變變頻器17的輸出端與船舶脈衝負載18連接在一起，在公共直流母線5上連接斬波器15，在斬波器15的輸入端上連接超級電容組16；

第二步、當船舶脈衝負載18處於高負荷脈衝狀態，公共直流母線5上的電壓瞬間下降時，控制斬波器15導通，使超級電容組16瞬間大功率向公共直流母線5放電，從而維持公共直流母線5的電壓處於穩定狀態；

第三步、當船舶脈衝負載18處於正常負荷狀態時，控制斬波器15斷開，超級電容組16停止放電；

第四步、當船舶脈衝負載18的高負荷脈衝狀態結束後，控制斬波器15導通，公共直流母線5給超級電容組16充電，為下一次船舶脈衝負載18的高負荷脈衝狀態的出現做好準備。