一种船用电力推进系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种船用电力推进系统，所述系统包括：发电机组、交流配电板汇流排、电力推进子系统、谐波滤波检测子系统和用电设备。用电设备连接于交流配电板汇流排，电力推进子系统包括：推进电机和六脉波变频器；谐波滤波检测子系统包括：有源滤波器和电流互感器，发电机组连接于交流配电板汇流排，六脉波变频器一端连接于交流配电板汇流排，另一端连接于推进电机，有源滤波器与电力推进子系统并联连接于交流配电板汇流排，交流配电板汇流排上设有电流互感器，且电流互感器连接于有源滤波器的谐波检测分离模块，本实用新型的有源滤波器与电力推进子系统并联，实现故障状态互不干扰,并达到有效滤除谐波的目的。
【专利说明】
一种船用电力推进系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力技术领域，特别涉及一种船用电力推进系统。
【背景技术】
[0002]随着电子技术领域的突飞猛进，交流电力驱动以其不可比拟的优势，在船舶上得到了越来越广泛的应用。因电力推进船舶采用交流变频调速，会对容量相对较小的船舶电站带来谐波污染，直接影响到船上其他用电设备的使用寿命。所以，设计船舶交流电力推进系统，必须考虑谐波治理，使系统的谐波含量控制在相关标准规范要求的5%以内。
[0003]目前，船用交流电力推进系统方案有三种，分别是:在变频器的前端增加移相变压器，应用12脉波整流变频器来减少谐波;应用6脉波变频器，在变频器前端增加无源滤波器来减少谐波，达到满足规范要求的目的；应用AFE(即有源前端)变频器，即变频器的整流部分可控型功率器件，并附加电抗器以达到减小谐波的目的。
[0004]上述方案存在以下缺点:
[0005](I)设备体积大，难以布置；
[0006](2)总效率低，功率损失大；
[0007](3)设备共用性差；
[0008](4)冗余性差；
[0009](5)成本高。
[0010]为了解决上述问题，本实用新型采用了新的技术方案。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的目的在于提供一种高效率的船用电力推进系统，该系统采用一台连接于交流配电板汇流排的有源滤波器作为船用电力推进系统的滤波手段，且该有源滤波器的容量仅是现有方案的30%左右，大幅降低了滤波设备的容量和体积;该系统采用电流互感器作为谐波补偿检测设备，可以检测交流配电板汇流排的电流并将其送至有源滤波器控制电路的谐波检测分离模块，为有源滤波器有效工作提供信号反馈;该系统的有源滤波器与电力推进子系统并联于交流配电板汇流排，实现故障状态互不干扰，并达到有效滤除谐波的目的。
[0012]在本实用新型中，提供了一种船用电力推进系统，包括:N个发电机组、交流配电板汇流排、M个电力推进子系统、X个谐波滤波检测子系统和用电设备；
[0013]所述用电设备连接于所述交流配电板汇流排；
[0014]所述电力推进子系统包括:推进电机和六脉波变频器；
[0015]所述谐波滤波检测子系统包括:有源滤波器和电流互感器；
[0016]所述发电机组连接于所述交流配电板汇流排，用于给所述用电设备提供电源；
[0017]所述交流配电板汇流排用于分配和控制所述发电机组发出的电能；
[0018]所述六脉波变频器一端连接于所述交流配电板汇流排，另一端连接于所述推进电机；
[0019]所述六脉波变频器用于给所述推进电机提供变频电源，所述推进电机用于将所述变频电源的能量转换为机械能以驱动螺旋桨或其他船用设备运行；
[0020]所述有源滤波器连接于所述交流配电板汇流排，且所述有源滤波器与所述电力推进子系统并联；
[0021]所述交流配电板汇流排上设有所述电流互感器，且所述电流互感器连接于所述有源滤波器的谐波检测分离模块；
[0022]所述有源滤波器用于对所述船用电力推进系统进行滤波，所述电流互感器用于将检测到的电流输送至所述谐波检测分离模块；
[0023]所述N为I2的整数，所述M为I I的整数，所述X为I I的整数。
[0024]本实用新型实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于:
[0025]该系统采用一台连接于交流配电板汇流排的有源滤波器作为船用电力推进系统的滤波手段，其容量仅是现有方案的30%左右，大大减小了设备体积和设备容量，也使得系统的功率损失更小，效率更高；
[0026]有源滤波器与电力推进子系统并联于交流配电板汇流排，实现故障状态互不干扰，并达到有效滤除谐波的目的；
[0027]所述系统采用电流互感器作为谐波补偿检测设备，可以检测交流配电板汇流排的电流并将其送至有源滤波器控制电路的谐波检测分离模块，为有源滤波器有效工作提供信号反馈；
[0028]所述有源滤波器设有谐波检测分离模块，可以将谐波与基波分离；
[0029]所述系统采用六脉波变频器，实现了驱动系统变频调速；
[0030]所述有源滤波器包括IGBT模块，可以输出与谐波方向相反、大小相等的补偿电流，以抵消系统中已有的谐波；
[0031 ]所述系统性价比高，易于扩展和进行冗余设计。
[0032]进一步地，所述发电机组与所述交流配电板汇流排之间设有断路器，可以控制所述发电机组与所述交流配电板汇流排之间的通路情况。
[0033]进一步地，所述六脉波变频器与所述交流配电板汇流排之间设有断路器，可以控制所述六脉波变频器与所述交流配电板汇流排之间的通路情况。
[0034]进一步地，所述有源滤波器与所述交流配电板汇流排之间设有断路器，可以控制所述有源滤波器与所述交流配电板汇流排之间的通路情况。
[0035]进一步地，所述交流配电板汇流排上设有隔离开关，可以保护设备和/或隔离故障。
[0036]进一步地，自动控制装置与发电机组和交流配电板汇流排之间的断路器相连，可以自动控制所述断路器的工作状态。
【附图说明】
[0037]图1是本实用新型第一实施方式中的船用电力推进系统的结构示意图；
[0038]图2是本实用新型第二实施方式中的船用电力推进系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0039]在以下的叙述中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，本领域的普通技术人员可以理解，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
[0040]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。
[0041]本实用新型第一实施方式涉及一种船用电力推进系统，图1是该系统的结构示意图。
[0042]如图所示，所述船用电力推进系统包括:N个发电机组1、交流配电板汇流排2、M个电力推进子系统3、X个谐波滤波检测子系统4和用电设备5。
[0043]所述用电设备5连接于所述交流配电板汇流排2。
[0044]所述电力推进子系统3包括:推进电机6和六脉波变频器7;所述谐波滤波检测子系统4包括:有源滤波器8和电流互感器9。
[0045]所述发电机组I连接于所述交流配电板汇流排2，用于给所述用电设备5提供电源。
[0046]所述交流配电板汇流排2用于分配和控制所述发电机组I发出的电能。
[0047]所述推进电机6连接于所述交流配电板汇流排2，且所述推进电机6与所述交流配电板汇流排2之间设有所述六脉波变频器7。
[0048]所述六脉波变频器7用于给所述推进电机6提供变频电源，所述推进电机6用于将所述变频电源的能量转换为机械能以驱动螺旋桨或其他船用设备运行。
[0049]所述有源滤波器8连接于所述交流配电板汇流排2，且所述有源滤波器8与所述电力推进子系统3并联。
[0050]所述交流配电板汇流排2上设有所述电流互感器9，且所述电流互感器9连接于所述有源滤波器8的谐波检测分离模块10。
[0051]所述有源滤波器8用于对所述船用电力推进系统进行滤波，所述电流互感器9用于将检测到的电流输送至所述谐波检测分离模块10。
[0052]所述有源滤波器8包括IGBT模块13，所述IGBT模块13连接于所述谐波检测分离模块10，用于输出与谐波方向相反、大小相等的补偿电流，以抵消系统中已有的谐波。
[0053]所述N为I2的整数，所述M为I I的整数，所述X为I I的整数。
[0054]在本实施方式中，有源滤波器8的容量仅是现有方案的30%左右，所述N为2，所述M为2，所述X为I。
[0055]扩展:所述谐波检测分离模块10是指所述有源滤波器8中的谐波运算电路，它通过接收所述电流互感器9传输的电流信号来实时监测线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器(DSP)对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制(PffM)信号形式向补偿电流电路发出驱动脉冲，驱动功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入船用电站，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波；
[0056]所述有源滤波器8的数量不需与推进设备数量匹配，可设置一台，也可根据系统冗余性的要求设置多台，但对于一个已经确定的系统来说，其总容量不变。
[0057]本实施方式中，该系统采用一台连接于交流配电板汇流排2的有源滤波器8作为船用电力推进系统的滤波手段，其容量仅是现有方案的30%左右，大大减小了设备体积和设备容量，也使得系统的功率损失更小，效率更高；
[0058]有源滤波器8与电力推进子系统3并联于交流配电板汇流排2，实现设备共享，提高了系统的可靠性；
[0059]所述系统采用电流互感器9作为谐波补偿检测设备，可以检测交流配电板汇流排2的电流并将其送至有源滤波器8控制电路的谐波检测分离模块10，为有源滤波器8有效工作提供信号反馈；
[0060]所述有源滤波器8设有谐波检测分离模块10，可以将谐波与基波分离；
[0061]所述系统采用六脉波变频器7，实现了驱动系统变频调速；
[0062]所述有源滤波器8包括IGBT模块13，可以输出与谐波方向相反、大小相等的补偿电流，以抵消系统中已有的谐波，将全功率范围内的系统谐波控制在规定要求的5%以内甚至更低，有效补偿了系统功率因数，减小了系统发热；
[0063]所述系统性价比高，易于扩展和进行冗余设计。
[0064]本实用新型第二实施方式涉及一种船用电力推进系统，图2是该系统的结构示意图。
[0065]如图所示，第二实施方式在第一实施方式的基础上进行了改进，主要改进之处在于:所述发电机组I与所述交流配电板汇流排2之间设有断路器11，可以控制所述发电机组I与所述交流配电板汇流排2之间的通路情况;所述六脉波变频器7与所述交流配电板汇流排2之间设有断路器11，可以控制所述六脉波变频器7与所述交流配电板汇流排2之间的通路情况;所述有源滤波器8与所述交流配电板汇流排2之间设有断路器11，可以控制所述有源滤波器8与所述交流配电板汇流排2之间的通路情况;所述交流配电板汇流排2上设有隔离开关12，可以保护设备和/或隔离故障；自动控制装置14与发电机组I和交流配电板汇流排2之间的断路器11相连，可以自动控制所述断路器11的工作状态。
[0066]具体地说:
[0067]所述发电机组I与所述交流配电板汇流排2之间设有断路器11，用于控制所述发电机组I与所述交流配电板汇流排2之间的通路情况。
[0068]所述六脉波变频器7与所述交流配电板汇流排2之间设有断路器11，用于控制所述六脉波变频器7与所述交流配电板汇流排2之间的通路情况。
[0069]所述有源滤波器8与所述交流配电板汇流排2之间设有断路器11，用于控制所述有源滤波器8与所述交流配电板汇流排2之间的通路情况。
[0070]所述交流配电板汇流排2上设有隔离开关12，用于保护设备和/或隔离故障。
[0071]自动控制装置14与发电机组I和交流配电板汇流排2之间的断路器11相连，用于自动控制所述断路器11的工作状态。
[0072]需要说明的是，在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0073]虽然通过参照本实用新型的某些优选实施方式，已经对本实用新型进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。
【主权项】
1.一种船用电力推进系统，其特征在于，包括:N个发电机组、交流配电板汇流排、M个电力推进子系统、X个谐波滤波检测子系统和用电设备； 所述用电设备连接于所述交流配电板汇流排； 所述电力推进子系统包括:推进电机和六脉波变频器； 所述谐波滤波检测子系统包括:有源滤波器和电流互感器； 所述发电机组连接于所述交流配电板汇流排，用于给所述用电设备提供电源； 所述交流配电板汇流排用于分配和控制所述发电机组发出的电能； 所述六脉波变频器一端连接于所述交流配电板汇流排，另一端连接于所述推进电机；所述六脉波变频器用于给所述推进电机提供变频电源，所述推进电机用于将所述变频电源的能量转换为机械能以驱动螺旋桨或其他船用设备运行； 所述有源滤波器连接于所述交流配电板汇流排，且所述有源滤波器与所述电力推进子系统并联； 所述交流配电板汇流排上设有所述电流互感器，且所述电流互感器连接于所述有源滤波器的谐波检测分离模块； 所述有源滤波器用于对所述船用电力推进系统进行滤波，所述电流互感器用于将检测到的电流输送至所述谐波检测分离模块； 所述N为2 2的整数，所述M为2 I的整数，所述X为2 I的整数。2.根据权利要求1所述的一种船用电力推进系统，其特征在于，所述发电机组与所述交流配电板汇流排之间设有断路器。3.根据权利要求1所述的一种船用电力推进系统，其特征在于，所述六脉波变频器与所述交流配电板汇流排之间设有断路器。4.根据权利要求1所述的一种船用电力推进系统，其特征在于，所述有源滤波器与所述交流配电板汇流排之间设有断路器。5.根据权利要求1所述的一种船用电力推进系统，其特征在于，所述交流配电板汇流排上设有隔离开关，用于保护设备和/或隔离故障。6.根据权利要求1所述的一种船用电力推进系统，其特征在于，所述有源滤波器包括IGBT模块，所述IGBT模块连接于所述谐波检测分离模块。7.根据权利要求2所述的一种船用电力推进系统，其特征在于，自动控制装置与所述断路器相连，用于自动控制所述断路器的工作状态。
【文档编号】B63H21/17GK205469743SQ201620022923
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月11日
【发明人】董晓妮, 程卫东, 王洋, 姚世强
【申请人】北车船舶与海洋工程发展有限公司