本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于船舶的電氣系統(tǒng)，特別涉及一種帶有蓄電池儲(chǔ)能的船舶直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在工程船舶及一些特種船舶中，推進(jìn)系統(tǒng)一般是采用柴油機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)船舶推進(jìn)器推動(dòng)船舶運(yùn)行的，其推進(jìn)系統(tǒng)是由柴油機(jī)、減速器和推進(jìn)器組成。柴油機(jī)的主軸與推進(jìn)器軸是直接連接在一起的，存在軸系占用空間大，振動(dòng)噪音強(qiáng)的問題。特別是當(dāng)船舶負(fù)載發(fā)生較大變化時(shí)，柴油機(jī)不能迅速跟隨變化，造成柴油機(jī)運(yùn)行工況差，耗油量高的缺陷。這種方案的最大優(yōu)勢(shì)是設(shè)備成本比較低廉。為了節(jié)省船舶軸系布置空間，提高船舶電氣驅(qū)動(dòng)響應(yīng)速度和可操控性，開發(fā)出了船舶交流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)，即柴油機(jī)帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的恒頻恒壓交流電通過交流配電盤進(jìn)行交流組網(wǎng)，交流組網(wǎng)后的交流電壓在經(jīng)過交-直-交變頻器后，驅(qū)動(dòng)船舶推進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作，推進(jìn)電動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)船舶推進(jìn)器推動(dòng)船舶運(yùn)行。當(dāng)船舶負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，由于同步發(fā)電機(jī)具有輸出同頻同壓恒定交流電壓的特點(diǎn)，只能通過切斷或增加同步發(fā)電機(jī)的方式，來適應(yīng)負(fù)載功率的變化，由于這種切換方式是非線性的，會(huì)造成運(yùn)行的柴油機(jī)不能運(yùn)行在最佳的功率效率點(diǎn)上，存在燃油使用率極其低下的問題。此外，交流組網(wǎng)推進(jìn)系統(tǒng)的交流配電盤兩側(cè)的控制系統(tǒng)是單獨(dú)設(shè)計(jì)控制的，存在柴油發(fā)電機(jī)組的控制與推動(dòng)系統(tǒng)協(xié)的控制割裂，整個(gè)系統(tǒng)的集成性較差，設(shè)備占地空間大，設(shè)備價(jià)格高。由于直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)是根據(jù)負(fù)載的變化來增減柴油發(fā)電機(jī)組的數(shù)量來適應(yīng)負(fù)載功率變化的，在有些特殊船舶中，由于船上布設(shè)的設(shè)備空間受限，不能布設(shè)較多的柴油發(fā)電機(jī)組，使現(xiàn)有直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)的布設(shè)無法實(shí)現(xiàn)。大部分船舶處于高負(fù)荷負(fù)載狀態(tài)情況持續(xù)時(shí)間并不長，若按高負(fù)荷狀態(tài)設(shè)計(jì)推進(jìn)系統(tǒng)，會(huì)形成冗余設(shè)備過多。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種帶有蓄電池儲(chǔ)能的船舶直流組網(wǎng)推進(jìn)系統(tǒng)，解決了船舶直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)在非高負(fù)荷狀態(tài)下，存在的設(shè)備不能充分利用的技術(shù)問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的：

本發(fā)明的總體構(gòu)思是：采用公共直流母線系統(tǒng)進(jìn)行組網(wǎng)，柴油機(jī)帶動(dòng)異步發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的交流電通過交-直整流電路后與公共直流母線連接，船舶主推動(dòng)電機(jī)通過逆變器與公共直流母線連接，船舶側(cè)推動(dòng)電機(jī)通過另一個(gè)逆變器與公共直流母線連接，實(shí)現(xiàn)了船舶負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，可線性調(diào)整異步發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率，使柴油機(jī)能工作在最佳的燃油功耗的狀態(tài)下，并使船舶電網(wǎng)能工作在正常的工作電壓下，提高了柴油機(jī)的燃燒效率，提高了發(fā)電和推動(dòng)兩個(gè)環(huán)節(jié)的集成性和協(xié)調(diào)性。 在船舶高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，通過配置蓄電池組代替柴油發(fā)電機(jī)組，起到節(jié)省船舶設(shè)備布設(shè)空間，降低船舶投資成本的作用。

一種帶有蓄電池儲(chǔ)能的船舶直流組網(wǎng)推進(jìn)系統(tǒng)，包括第一柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組和第二柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組，第一柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組通過第一整流器與公共直流母線連接，第二柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組通過第二整流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(jìn)電機(jī)逆變器和側(cè)推進(jìn)電機(jī)逆變器，主推進(jìn)電機(jī)逆變器上連接有主推動(dòng)電機(jī)，在主推動(dòng)電機(jī)上連接有主推進(jìn)器，側(cè)推進(jìn)電機(jī)逆變器連接有側(cè)推動(dòng)電機(jī)，在側(cè)推動(dòng)電機(jī)上連接有側(cè)推進(jìn)器；在公共直流母線上連接有斬波器，在斬波器上連接有蓄電池組。

在公共直流母線上連接有船舶日用電源逆變器，船舶日用電源逆變器通過變壓器與船舶日用負(fù)載連接。

本發(fā)明具有較高的集成度，較低的成本，設(shè)備數(shù)量少，占地面積小及重量輕。本發(fā)明可以在船舶推進(jìn)系統(tǒng)高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，接入蓄電池組滿足了高負(fù)荷的要求，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，切斷蓄電池組，使直流組網(wǎng)各設(shè)備充分發(fā)揮其效能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的蓄電池組充電能量流；

圖3是本發(fā)明的蓄電池組單獨(dú)放電能量流；

圖4是本發(fā)明的蓄電池組與發(fā)電機(jī)組并聯(lián)放電能量流。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

一種帶有蓄電池儲(chǔ)能的船舶直流組網(wǎng)推進(jìn)系統(tǒng)，包括第一柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組1和第二柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組3，第一柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組1通過第一整流器2與公共直流母線5連接，第二柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組3通過第二整流器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(jìn)電機(jī)逆變器6和側(cè)推進(jìn)電機(jī)逆變器9，主推進(jìn)電機(jī)逆變器6上連接有主推動(dòng)電機(jī)7，在主推動(dòng)電機(jī)7上連接有主推進(jìn)器8，側(cè)推進(jìn)電機(jī)逆變器9連接有側(cè)推動(dòng)電機(jī)10，在側(cè)推動(dòng)電機(jī)10上連接有側(cè)推進(jìn)器11；在公共直流母線5上連接有斬波器15，斬波器15是通過開關(guān)16與蓄電池組17連接在一起。

在公共直流母線5上連接有船舶日用電源逆變器12，船舶日用電源逆變器12通過變壓器13與船舶日用負(fù)載14連接。

圖2所示是本發(fā)明的蓄電池充電過程示意圖，在船舶低負(fù)荷運(yùn)行電力充沛的情況下，可以利用直流組網(wǎng)第一柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組1和第二柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組3通過船舶直流母線5對(duì)蓄電池組17進(jìn)行充電，將電量存儲(chǔ)起來，以備后期使用。

圖3所示是本發(fā)明的蓄電池放電過程示意圖，當(dāng)船舶處于科考狀態(tài)、監(jiān)測(cè)及工程作業(yè)等停泊狀態(tài)時(shí)，考慮到直流組網(wǎng)柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組設(shè)備在供電運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的噪音及振動(dòng)可能對(duì)作業(yè)環(huán)境的影響，以及船舶停泊狀態(tài)的低負(fù)荷用電情況，此時(shí)便可關(guān)閉第一柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組1和第二柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組3，單獨(dú)啟動(dòng)蓄電池組17對(duì)船舶進(jìn)行獨(dú)立供電。

圖4所示是本發(fā)明的蓄電池與柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組并聯(lián)放電過程示意圖，當(dāng)船舶遇到特殊工礦需要超高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，船舶直流組網(wǎng)推進(jìn)系統(tǒng)的第一柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組1和第二柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組3無法達(dá)到用電負(fù)荷需求時(shí)，可以利用蓄電池組17與直流組網(wǎng)推進(jìn)系統(tǒng)的第一柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組1和第二柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組3并聯(lián)放電對(duì)船舶直流母線5進(jìn)行聯(lián)合供電，保證船舶負(fù)載的用電需求。