带有蓄电池储能的船舶直流组网推进系统的制作方法

本发明涉及一种应用于船舶的电气系统，特别涉及一种带有蓄电池储能的船舶直流组网电力推进系统。

背景技术：

在工程船舶及一些特种船舶中，推进系统一般是采用柴油机作为原动机，柴油机直接驱动船舶推进器推动船舶运行的，其推进系统是由柴油机、减速器和推进器组成。柴油机的主轴与推进器轴是直接连接在一起的，存在轴系占用空间大，振动噪音强的问题。特别是当船舶负载发生较大变化时，柴油机不能迅速跟随变化，造成柴油机运行工况差，耗油量高的缺陷。这种方案的最大优势是设备成本比较低廉。为了节省船舶轴系布置空间，提高船舶电气驱动响应速度和可操控性，开发出了船舶交流组网电力推进系统，即柴油机带动同步发电机发电，产生的恒频恒压交流电通过交流配电盘进行交流组网，交流组网后的交流电压在经过交-直-交变频器后，驱动船舶推进电动机工作，推进电动机在驱动船舶推进器推动船舶运行。当船舶负载发生变化时，由于同步发电机具有输出同频同压恒定交流电压的特点，只能通过切断或增加同步发电机的方式，来适应负载功率的变化，由于这种切换方式是非线性的，会造成运行的柴油机不能运行在最佳的功率效率点上，存在燃油使用率极其低下的问题。此外，交流组网推进系统的交流配电盘两侧的控制系统是单独设计控制的，存在柴油发电机组的控制与推动系统协的控制割裂，整个系统的集成性较差，设备占地空间大，设备价格高。由于直流组网电力推进系统是根据负载的变化来增减柴油发电机组的数量来适应负载功率变化的，在有些特殊船舶中，由于船上布设的设备空间受限，不能布设较多的柴油发电机组，使现有直流组网电力推进系统的布设无法实现。大部分船舶处于高负荷负载状态情况持续时间并不长，若按高负荷状态设计推进系统，会形成冗余设备过多。

技术实现要素：

本发明提供了一种带有蓄电池储能的船舶直流组网推进系统，解决了船舶直流组网电力推进系统在非高负荷状态下，存在的设备不能充分利用的技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

本发明的总体构思是：采用公共直流母线系统进行组网，柴油机带动异步发电机发电，产生的交流电通过交-直整流电路后与公共直流母线连接，船舶主推动电机通过逆变器与公共直流母线连接，船舶侧推动电机通过另一个逆变器与公共直流母线连接，实现了船舶负载发生变化时，可线性调整异步发电机的发电功率，使柴油机能工作在最佳的燃油功耗的状态下，并使船舶电网能工作在正常的工作电压下，提高了柴油机的燃烧效率，提高了发电和推动两个环节的集成性和协调性。 在船舶高负荷运行状态下，通过配置蓄电池组代替柴油发电机组，起到节省船舶设备布设空间，降低船舶投资成本的作用。

一种带有蓄电池储能的船舶直流组网推进系统，包括第一柴油机发电机组和第二柴油机发电机组，第一柴油机发电机组通过第一整流器与公共直流母线连接，第二柴油机发电机组通过第二整流器与公共直流母线连接在一起，在公共直流母线上分别连接有主推进电机逆变器和侧推进电机逆变器，主推进电机逆变器上连接有主推动电机，在主推动电机上连接有主推进器，侧推进电机逆变器连接有侧推动电机，在侧推动电机上连接有侧推进器；在公共直流母线上连接有斩波器，在斩波器上连接有蓄电池组。

在公共直流母线上连接有船舶日用电源逆变器，船舶日用电源逆变器通过变压器与船舶日用负载连接。

本发明具有较高的集成度，较低的成本，设备数量少，占地面积小及重量轻。本发明可以在船舶推进系统高负荷运转时，接入蓄电池组满足了高负荷的要求，在正常运转时，切断蓄电池组，使直流组网各设备充分发挥其效能。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的蓄电池组充电能量流；

图3是本发明的蓄电池组单独放电能量流；

图4是本发明的蓄电池组与发电机组并联放电能量流。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

一种带有蓄电池储能的船舶直流组网推进系统，包括第一柴油机发电机组1和第二柴油机发电机组3，第一柴油机发电机组1通过第一整流器2与公共直流母线5连接，第二柴油机发电机组3通过第二整流器4与公共直流母线5连接在一起，在公共直流母线5上分别连接有主推进电机逆变器6和侧推进电机逆变器9，主推进电机逆变器6上连接有主推动电机7，在主推动电机7上连接有主推进器8，侧推进电机逆变器9连接有侧推动电机10，在侧推动电机10上连接有侧推进器11；在公共直流母线5上连接有斩波器15，斩波器15是通过开关16与蓄电池组17连接在一起。

在公共直流母线5上连接有船舶日用电源逆变器12，船舶日用电源逆变器12通过变压器13与船舶日用负载14连接。

图2所示是本发明的蓄电池充电过程示意图，在船舶低负荷运行电力充沛的情况下，可以利用直流组网第一柴油机发电机组1和第二柴油机发电机组3通过船舶直流母线5对蓄电池组17进行充电，将电量存储起来，以备后期使用。

图3所示是本发明的蓄电池放电过程示意图，当船舶处于科考状态、监测及工程作业等停泊状态时，考虑到直流组网柴油机发电机组设备在供电运行时产生的噪音及振动可能对作业环境的影响，以及船舶停泊状态的低负荷用电情况，此时便可关闭第一柴油机发电机组1和第二柴油机发电机组3，单独启动蓄电池组17对船舶进行独立供电。

图4所示是本发明的蓄电池与柴油机发电机组并联放电过程示意图，当船舶遇到特殊工矿需要超高负荷运行时，船舶直流组网推进系统的第一柴油机发电机组1和第二柴油机发电机组3无法达到用电负荷需求时，可以利用蓄电池组17与直流组网推进系统的第一柴油机发电机组1和第二柴油机发电机组3并联放电对船舶直流母线5进行联合供电，保证船舶负载的用电需求。