新能源船舶直流组网充放电系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种新能源船舶直流组网充放电系统。


背景技术：

2.传统柴油机组推进系统，当推进电机突然制动时，逆变模块驱动推进电机输出反向的转矩以达到快速制动的目的，此时推进电机回馈到逆变模块的能量，会导致直流母线电压升高，且可能对原动机则可能造成严重的机械损害，所以剩余的能量多数经斩波通过制动电阻消耗掉，造成了能源的浪费。
3.目前电力推进船舶，多数采用一个电池组为一个特定耗能单元进行供电，这同时导致了有几组锂电池组，其在充电时就需接入多组岸电，异常的繁琐。而且由于各个用电单元自身耗电情况不同，为了使得各个电池组用电时间相近，需设计不同规格的电池组，积极相当繁琐。此外该电池推进系统，当某一组电池发生故障，有可能造成某一动力单元丢失，会极大影响船舶使用性能。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种均衡、便利、安全充放电的新能源船舶直流组网充放电系统。
5.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：新能源船舶直流组网充放电系统，包含中央处理器以及与中央处理器电连接的新能源直流组网分系统和岸电模块，其中新能源直流组网分系统包括同时连接日用模负载的左舷和右舷两个供能模块，
6.供能模块的输入端包含第一供能单元和第二供能单元；第一供能单元包括第一锂电池组，其通过电缆依次连接第一直流电抗器、第一主断路器、第一斩波模块以及第一主熔断器直至直流母线。
7.第二供能单元的第二锂电池组依次通过第二直流电抗器、第二主断路器、第二斩波模块以及第二主熔断器和直流母线连接，
8.供能模块的负载端包含驱动负载单元，驱动负载单元包括通过电缆与左舷直流母线依次连接的第一分熔断器、第一逆变模块、推进电机、桨叶；日用负载单元包括通过电缆与直流母线依次连接的第二分熔断器、第二逆变模块、第一正弦滤波器、日用变压器，日用变压器通过断路器连接至日用负载。
9.作为一种优选的方案，所述左舷的直流母线通过母线断路器和母线熔断器与右舷的直流母线连通。
10.作为一种优选的方案，所述岸电模块包括岸电电源，第一岸电断路器连接岸电电源和整流模块，整流模块通过岸电熔断器和第二岸电断路器连接至直流母线上。
11.作为一种优选的方案，在所述左舷和右舷的直流母线上分别设有电压表。
12.作为一种优选的方案，所述第一滤波器通过第二分断路器连接日用变压器。
13.作为一种优选的方案，在所述第一逆变模块和推进电机之间连接有第一分断路
器。
14.本实用新型的有益效果是：1、采用规格相同的多组锂电池进行直流组网，各个电池组能够均匀功率放电，给电池组创造较好的使用环境，极大的提高了电池的使用寿命。且充电接口更加单一，仅需一路岸电电源接入，不同于传统多规格的锂电池组方案，设计工作更加简单。
15.2、采用锂电池组的直流组网方案，确保当其中某一锂电池发生了损坏时，不会导致系统性的问题，船舶仍可以降低输出功率进行航行。
16.3、在此充放电系统下，当推进电机突然制动时，推进电机回馈的能量一部分可以供日用负载使用，剩余能量可给电池组进行充电，将制动能量最大化有效利用，既节约成本又避免了能量的流逝，可增加电池的续航能力。
附图说明
17.图1是本实用新型的结构示意图。
18.图中：1-中央处理器，2-第一锂电池组，3-第一直流电抗器，4-第一主断路器，5-第一斩波模块，6-第一主熔断器，7-直流母线，8-第一分熔断器，9-第一逆变模块，10-第一分断路器，11-推进电机，12-桨叶，13-第二锂电池组，14-第二直流电抗器，15-第二主断路器，16-第二斩波模块，17-第二主熔断器，18-电压表，19-第二分熔断器，20-第二逆变器，21-第一正弦滤波器，22-第二分断路器，23-日用变压器，24-断路器，25-日用负载， 26-母线熔断器，27-母线断路器，28-岸电电源，29-第一岸电断路器，30-整流模块，31-岸电熔断器，32-第二岸电断路器。
具体实施方式
19.下面结合附图，详细描述本实用新型的具体实施方案。
20.如图1所示，新能源船舶直流组网充放电系统，包含中央处理器1以及与中央处理器1电连接的新能源直流组网分系统和岸电模块，其中新能源直流组网分系统包括同时连接日用模负载的左舷和右舷两个供能模块，
21.供能模块的输入端包含第一供能单元和第二供能单元。第一供能单元包括第一锂电池组2，其通过电缆依次连接第一直流电抗器3、第一主断路器4、第一斩波模块5以及第一主熔断器6直至直流母线7。
22.第二供能单元的第二锂电池组13依次通过第二直流电抗器14、第二主断路器15、第二斩波模块16以及第二主熔断器17和直流母线7连接，
23.供能模块的负载端包含驱动负载单元，驱动负载单元包括通过电缆与左舷直流母线7依次连接的第一分熔断器8、第一逆变模块9、第一分断路器10、推进电机11、桨叶12；日用负载25单元包括通过电缆与直流母线7依次连接的第二分熔断器19、第二逆变模块、第一正弦滤波器21、第二分断路器22、日用变压器23，日用变压器23通过断路器24连接至日用负载25。
24.左舷的直流母线7通过母线断路器27和母线熔断器26与右舷的直流母线7连通。在左舷和右舷的直流母线7上分别设有电压表18；
25.岸电模块包括岸电电源28，第一岸电断路器29连接岸电电源28和整流模块30，整
流模块30通过岸电熔断器31和第二岸电断路器32连接至直流母线7上。
26.本新能源船舶直流组网充放电系统中各个锂电池组的容量一致，其在放电时，中央处理器1核定船舶目前所需承担的总负载，主要包括位于左舷和右舷的驱动系统以及船内各类日用负载25，假定左舷驱动系统单位时间内所需电量为x1，右舷驱动系统单位时间所需电量为x2，日用负载25所需电量为x3，单个锂电池组的储电容量为d0，闭合直流母线7断路器24并按照平均放电的原则控制各个锂电池的放电，此时各个锂电池单位时间内的剩余电量d=d0
ꢀ–
（x1+x2+x3）/4，以图1所示四组锂电池组为例。相较于传统单线连接的方式，采用新能源直流组网系统，各个锂电池组不仅可以做到剩余容量均匀，而且输出功率也更加平均，极大的提高了电池的整体使用寿命。
27.本新能源船舶直流组网充放电系统在充电时，首先中央处理器1闭合连接左舷与右舷直流母线7的断路器24，再控制岸电电源28提供的电能经由岸电模块中的整流模块30转换成合适电压与频率的直流电传送至直流母线7上，当位于左舷与右舷直流母线7上的电压表18检测到电压超过设定的阈值后，中央处理器1调动系统中的各个斩波模块从直流母线7向各个锂电池组充电。由于各个锂电池组的设计容量相同、规格相同，充电接口单一，无需像传统方案接入多组岸电，仅需一路岸电即可满足充电需求，极大的提高了充电操作的效率。
28.本新能源船舶直流组网充放电系统在船舶制动时，左舷与右舷推进电机11由于频率减小使得电机同步转速小于转子转速，推进电机11由电动机状态变为发电状态向系统反馈能源。左舷与右舷推进电机11产生的电能首先分别经过相应支路的第一逆变模块9换成合适电压的直流电汇至直流母线7上，当位于左舷与右舷直流母线7上的电压表18检测到母线电压上升后，中央处理器1首先将直流母线7上的电能经过左舷第二逆变模块和第一正弦滤波器21，或者同时经过左舷和右舷的第二逆变模块和第一正弦滤波器21，为船上的日用负载25进行供电，然后将多余的电能经由第一斩波模块5、第二斩波模块16向各个锂电池组均匀的充电，将制动能源有效的利用与存储，直至左舷与右舷直流母线7上的电压表18读数均回复正常值，中央处理器1再将各个锂电池组切换为正常放电状态。
29.上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本实用新型；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。