新型混合電源供電的船舶電力系統的製作方法

2023-11-10 03:25:47

新型混合電源供電的船舶電力系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，包括：配電板、電源、電池支路、充電裝置、充電開關，與配電板連接的斬控式可逆變流器、至少一支驅動電路；當電源供電時，充電開關閉合，放電開關斷開；當蓄電池供電時，充電開關斷開，放電開關閉合。其優點在於可以將蓄電池電源接入船舶的電力系統中，不僅省去了停泊發電機，省去了單獨的變頻電源逆變支路，而且增加了蓄電池儲能，除空間和重量外，還可降低投資成本，節省能源，增加人居的舒適性。
【專利說明】新型混合電源供電的船舶電力系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種新型混合電源供電的船舶電力系統。
【背景技術】
[0002]圖1目前主流的電力推進船舶電源系統示意圖。
[0003]如圖1所示，全船的電力系統由電源、配電板10、推進系統、其它船用負載11、日用負載13組成。其中電源由岸電3、主發電機組I和停泊發電機2構成；推進系統由移相變壓器4、推進變頻器、推進電機7、推進器8組成。二極體整流器5和逆變器6構成推進變頻器。
[0004]電源向全船配電系統10供電，配電板10根據船舶的工況統一調配全船電力。
[0005]航行工況:岸電開關19和停泊發電機開關18斷開，主發電機開關17閉合。發電機I給配電系統10供電。整流裝置4和5將配電板10交流電整為直流，逆變器6再將直流變為交流電供推進電機來拖動推進器，制動單元9將電機減速時多餘動能消耗掉。
[0006]停泊工況:主發電機I和推進系統不開，不易接入岸電3時，停泊發電機2給船上停泊負載供電。
[0007]航行時發電機I給配電系統10供電，整流裝置4和5整流後逆變器6再將直流變為交流電推進電機來拖動推進器或槳。制動單元9將電機減速時多餘動能消耗掉。
[0008]主發電機I和推進系統不開，不易接入岸電3時，停泊發電機2給船上停泊負載供電。
[0009]現代主流綜合電力推進船電力系統方案中發電機多餘的能量無法儲存，停泊時要開停泊發電機2，形成能源浪費，廢氣汙染；另外噪音影響船員和內河兩岸居民的休息。
[0010]圖2目前主流的電力推進船舶引入蓄電池電源的電力系統示意圖。如圖2所示，在現有基礎上增加電池支路和變頻電源支路，同時取消停泊發電機2，來改變船舶的電源結構。其中，電池支路70由蓄電池16、充放電管理裝置15構成；變頻電源支路由逆變器33、濾波器34和放電開關20組成。
[0011]航行工況:岸電開關19和放電開關20斷開，發電機開關17閉合，由發電機I給配電板10供電。開關21閉合，整流單元4和5將配電板10交流整成直流，直流環節23多餘能量通過充放電裝置15給蓄電池16充電儲能。發電機I不開時:開關19和17斷開。蓄電池16通過充放電裝置15向直流環節23供電。變頻電源支路80將直流電逆變成交流電供給配電板10，供負載11和12使用。推進支路6、7、8也可從直流環節23取電用於短距離航行。
[0012]雖然引入蓄電池組後可將航行時多餘能量儲存後在停泊時使用。但是需額外增加變頻電源支路，會增加設備體積和成本，變頻電源支路控制系統也需單獨配置，蓄電池組充放電裝置功能複雜。

【發明內容】
[0013]本發明的目的旨在提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，以克服上述現有技術的存在缺陷。
[0014]本發明提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，包括:配電板；向配電板供電的電源，包括岸電和主發電機組；電池支路，包括串聯的蓄電池組、充電裝置和充電開關，電池支路通過充電開關與配電板連接；與配電板連接的可控式可逆變流器；至少一支逆變器和電機串聯的驅動電路，與可控式可逆變流器串聯；放電開關的一端與蓄電池組和充電裝置之間連接，另一端與可控式可逆變流器25和驅動電路之間連接；當電源供電時，充電開關閉合，放電開關斷開；當蓄電池組供電時，充電開關斷開，放電開關閉合。
[0015]進一步，本發明提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，還可以具有這樣的特徵:主發電機組通過第一開關與配電板連接。
[0016]進一步，本發明提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，還可以具有這樣的特徵:岸電通過第二開關與配電板連接。
[0017]進一步，本發明提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，還可以具有這樣的特徵:可控式可逆變流器與配電板之間還串聯濾波器。
[0018]進一步，本發明提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，還可以具有這樣的特徵:濾波器通過第三開關與配電板連接。
[0019]進一步，本發明提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，還可以具有這樣的特徵:驅動電路為推進驅動電路，還包括與電機串聯的齒輪箱和推進器。
[0020]進一步，本發明提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，還可以具有這樣的特徵:推進驅動電路還包括制動單元。
[0021]進一步，本發明提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，還可以具有這樣的特徵:還包括與配電板連接的其他船用負載。
[0022]進一步，本發明提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，還可以具有這樣的特徵:還包括與配電板連接的控制及日用變壓支路。
[0023]進一步，本發明提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，還可以具有這樣的特徵:充電開關和放電開關互鎖。
[0024]發明的有益效果
[0025]根據本發明提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，因為系統由不包括停泊電機組的電源、配電板，蓄電池組和充電支路組成的電池支路，可控式可逆變流器、電力推進裝置，其它負載組成。蓄電池組的充電開關和蓄電池組放電開關互鎖，任意時刻只有一個閉合。蓄電池組可通過閉合放電開關給直流環節供電。在不開發電機的情況下推進裝置可從直流環節取電用於短距離移船。
[0026]根據本發明提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，還可以在不開發電機的情況下對船舶上重要負載提供備用電源，解決了船舶的電源系統中無停泊發電機的情況下，停泊時的負載用電要求。
[0027]系統中的電源多餘的電能給蓄電池組充電、儲能、節能環保。而且解決了主發電機不工作或者故障的情況下，正常提供船舶上的日用電能、船舶重要設備以及短途推進電能。
[0028]根據本發明提供一種新型混合電源供電的船舶電力系統，對採用蓄電池組和發電機蓄電池組和發電機混合電力供電的船舶電源系統的拓撲結構進行改進，使其變得更加簡單。變頻器採用可實現能量的雙向流動的變流器，變頻器與配電系統相連，蓄電池組與變頻器直流環節相連。這樣就可以將蓄電池組電源接入船舶的電力系統中。不僅省去了停泊發電機，省去了單獨的變頻電源逆變支路，而且增加了蓄電池組儲能，除空間和重量外，本系統還可降低投資成本，節省能源，增加人居的舒適性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]圖1目前主流的電力推進船舶電源系統示意圖。
[0030]圖2目前主流的電力推進船舶引入蓄電池電源的電力系統示意圖。
[0031]圖3為實施例一的新型混合電源供電的船舶電力系統的結構圖。
[0032]圖4為實施例一的新型混合電源供電的船舶電力系統的電源供電狀態圖。
[0033]圖5為實施例一的新型混合電源供電的船舶電力系統的蓄電池供電狀態圖。
[0034]圖6為變形例的新型混合電源供電的船舶電力系統的電路圖。
【具體實施方式】
[0035]下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的描述。
[0036]實施例一
[0037]圖3為實施例一的新型混合電源供電的船舶電力系統的電路圖。
[0038]如圖3所示，新型混合電源供電的船舶電力系統包括:電源50、第一開關17、配電板10、第二開關19、電池支路70、第三開關21、濾波器29、可控式可逆變流器25、驅動電路60-1、放電開關28、負載11和控制及日用變壓支路。
[0039]配電板10控制與監視主發電機的工作，並將船電送來的電能或岸電送來的電能，通過主配電板向全船用電設備進行配電。
[0040]電源50向配電板10供電，包括岸電3和主發電機組I。主發電機組I通過第一開關17與配電板10連接。岸電3通過第二開關19與配電板10連接。
[0041]電池支路70包括串聯的蓄電池組16、充電裝置26和充電開關27。電池支路70通過充電開關27與配電板10連接。
[0042]第三開關21、濾波器29、可控式可逆變流器(AFE變流器)25和推進驅動電路60_1串聯連接，通過第三開關21與配電板10連接。
[0043]放電開關28的一端與蓄電池組16和充電裝置26之間連接，另一端與可控式可逆變流器25和驅動電路60之間連接。
[0044]推進驅動電路60-1包括:串聯的推進逆變器6-1、推進電機7-1、齒輪箱8_1、推進器8-2。推進驅動電路60-1還包括制動單元支路9。
[0045]其他船用負載11與配電板10連接。控制及日用變壓支路也與配電板連接，包括變壓器12和日用負載13。
[0046]充電開關27和放電開關28互鎖。當電源50供電時，充電開關27閉合，放電開關28斷開；當蓄電池組16供電時，充電開關27斷開，放電開關28閉合。
[0047]電源由岸電3、主發電機組1、蓄電池組16構成。推進裝置由推進逆變器6-1、推進電機7-1、齒輪箱8-1、制動單元9組成。充電開關27、充電裝置26、蓄電池組16組成充電迴路。當電源不提供電能時，蓄電池組16、可控式可逆變流器變流器25、濾波器29組成反向供電迴路，向配電板10供電。可控式可逆變流器變流器25採用控制單元和全控型器件IGBT組成，能夠實現能量的雙向流動。
[0048]圖4為實施例一的新型混合電源供電的船舶電力系統的電源供電狀態圖。
[0049]如圖4所示，虛線箭頭表示電流方向。在航行時，第一開關17閉合，主發電機組I向配電板10供電，可控式可逆變流器變流器25工作在整流狀態，將配電板10的三相交流電源整流成直流電，供給直流環節。推進驅動電路獲得直流電能推動船舶航行。此時放電開關28是斷開的，是不能由直流環節給蓄電池組16充電的。航行時發電機多餘的電能通過閉合的充電開關27和充電裝置26給蓄電池組16充電。岸電3供電時，工作原理相同。
[0050]圖5為實施例一的新型混合電源供電的船舶電力系統的蓄電池供電狀態圖。
[0051]如圖5所示，虛線箭頭表示電流方向。主發電機組I和岸電不開時，第一開關17、第二開關19、充電開關27斷開，第三開關21、放電開關28閉合。蓄電池組16向直流環節供電，可控式可逆變流器變流器25工作在逆變狀態。將蓄電池組16的直流電源變為三相交流電源經濾波器29濾波後供給船上其他船用負載11和控制及日用變壓支路。推進驅動電路也可從直流環節取電用於短距離航行。
[0052]變形例
[0053]圖6為變形例的新型混合電源供電的船舶電力系統的電路圖。
[0054]如圖6所示，上述實施例中的驅動電路可以設置多個支路與可控式可逆變流器變流器25串聯。本變形例中，設置了兩支驅動電路60-2，當然可以根據實際需要添加更多的數量。
[0055]蓄電池組16的電能同樣可以應用於其他船用工作電機。在航行時，主發電機組I向配電板10供電工作原理與上述實施例相同，不再敘述。每個驅動電路60-2包括逆變器6-2和電機7-2。驅動電路60-2從直流環節取電用於電源50故障的應急狀況，對船上重要負載提供備用電源。此時充電開關28是斷開的，是不能由直流環節給蓄電池組16充電的。
【權利要求】
1.一種新型混合電源供電的船舶電力系統，其特徵在於包括: 配電板(10)； 向所述配電板(10)供電的電源(50)，包括岸電(3)和主發電機組(I)； 電池支路(70)，包括串聯的蓄電池組(16)、充電裝置(26)和充電開關(27)，電池支路(70)通過充電開關(27)與所述配電板(10)連接； 與所述配電板(10)連接的可控式可逆變流器(25)； 至少一支逆變器(6-1、6-2)和電機(7-1、7-2)串聯的驅動電路(60)，與所述可控式可逆變流器(25)串聯； 放電開關(28)的一端與所述蓄電池組(16)和所述充電裝置(26)之間連接，另一端與所述可控式可逆變流器(25)和所述驅動電路(60)之間連接； 當所述電源(50)供電時，所述充電開關(27)閉合，所述放電開關(28)斷開；當所述蓄電池組(16)供電時，所述充電開關(27)斷開，所述放電開關(28)閉合。
2.根據權利要求1所述的新型混合電源供電的船舶電力系統，其特徵在於: 其中，所述主發電機組(I)通過第一開關(17)與所述配電板(10)連接。
3.根據權利要求1所述的新型混合電源供電的船舶電力系統，其特徵在於: 其中，所述岸電(3)通過第二開關(19)與所述配電板(10)連接。
4.根據權利要求1所述的新型混合電源供電的船舶電力系統，其特徵在於: 其中，所述可斬控式可逆變流器(25)與所述配電板(10)之間還串聯濾波器(29)。
5.根據權利要求4所述的新型混合電源供電的船舶電力系統，其特徵在於: 其中，所述濾波器(29)通過第三開關(21)與所述配電板(10)連接。
6.根據權利要求1所述的新型混合電源供電的船舶電力系統，其特徵在於: 其中，所述驅動電路(60)為推進驅動電路(60-1)，還包括與所述電機(7-1)串聯的齒輪箱(8-1)和推進器(8-2)。
7.根據權利要求6所述的新型混合電源供電的船舶電力系統，其特徵在於: 其中，所述推進驅動電路(60-1)還包括制動單元(9)。
8.根據權利要求1至7中任意一項所述的新型混合電源供電的船舶電力系統，其特徵在於: 還包括與所述配電板(10)連接的其他船用負載(11)。
9.根據權利要求1至7中任意一項所述的新型混合電源供電的船舶電力系統，其特徵在於: 還包括與所述配電板(10)連接的控制及日用變壓支路。
10.根據權利要求1至7中任意一項所述的新型混合電源供電的船舶電力系統，其特徵在於: 其中，所述充電開關(27)和所述放電開關(28)互鎖。
【文檔編號】H02J9/04GK104037927SQ201410163168
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年4月22日 優先權日:2014年4月22日
【發明者】張利剛, 高志光 申請人:上海南車漢格船舶工程有限公司