本发明属于工业控制技术领域，具体涉及一种提高船舶能效的电力推进系统。
背景技术：
现有的船舶电力推进系统，大多是配置两条或者多条推进支路，每条支路配备一台变频器及推进电机，但在绿色船舶的新概念新趋势下，现有的船舶电力推进系统，船舶能效性都亟待提高。
为满足IMO提出的减少船舶效能设计指数（EEDI）的设计要求，为了提高的船舶能效性，维护操作便利性，以及更高的推进装备功率密度，有必要发明一种可提高船舶能效的电力推进系统。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种可提高船舶能效的电力推进系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船舶电力推进系统，包括主控制单元、由两台逆变器组成的电机驱动装置、由一台双绕组集成电机组成的推进器以及由多台可变速的整流发电机组成的直流电网，还包括设置在主控制单元上的EEDI数据智能计算及无线发送模块以及通过无线通信与EEDI数据智能计算及无线发送模块连接的EEDI数据接收服务器，所述的主控制单元采用硬线连接有控制面板，所述的主控制单元与逆变器之间、逆变器和整流发电机与直流电网之间均采用硬线连接；所述的两台逆变器之间采用双绞屏蔽硬线连接。
所述的一种船舶电力推进系统，其双绕组集成电机的定子集成在管隧中，螺旋桨桨叶则固定在电机转子内部。
所述的一种船舶电力推进系统，其控制面板通过模式切换按钮选择单台逆变器动作或两台逆变器。
所述的一种船舶电力推进系统，其两台逆变器的控制单元之间用双绞屏蔽线连接，用模拟量电气信号作为功率均衡信号，达到两台逆变输出功率均衡的目的。
所述的一种船舶电力推进系统，其双绕组集成电机的两组绕组之间无电气关联，可视作两条单独推进支路，可独立运行。
本发明的目的之二在于提供一种船舶电力推进系统的控制方法，步骤为：
a），主控制单元在系统启动后检测直流电网中的负荷率，如果低于50%，则各整流发电机根据本身固有的燃油消耗特性曲线，选择相应的功率下运行的转速，以分担不同的功率；
b）；如果负荷率超过50%，则根据两台逆变器之间功率分配线输出的模拟量信号调节平衡各整流发电机的功率使之相等；
c），如果负荷率95%，则逆变器输出信号自动降低整流发电机的功率；
d），如果直流电网中某个在网运行的整流发电机突然出现故障或者跳闸，主控制单元瞬间给逆变器输出快速降负荷指令，此时整流发电机输出的推进功率降到很小的一个值保证直流电网不过载，延时一段时间后，输出根据预设的斜坡时间爬升到一个低于动态功率限制值的功率值。
本发明的有益效果是：系统智能生产实时的船舶能效指数（EEDI），并通过无线网络发送给远程的服务器作为监视记录，实船数据研究数据可用作做支撑做理论研究和设计的反馈。本船直流电网配置意味着不必再安装主交流（AC）配电盘、分布式整流器，以及换流变压器，总损耗更低，以及更少的谐波失真，系统结合方面更加灵活，增加了可用空间和载货物质量。可变速整流机组，通过机组控制器计算让柴油机工作在最佳能耗点，节约了能源，减少了排放。由于推进系统使用了双绕组的集成电机，省去了推进轴和齿轮箱，极大的减少了机械噪音，提高了船舶施工人员的生活舒适性，同时大大提高了推进装置的功率密度。推进系统的双逆变，双绕组的设计，使得其中一台逆变器发生故障后，可保证有另一台投入使用，且双绕组推进器仅有一台推进器的布置需求，增加了舱室空间利用率及载货、载客量。
附图说明
图1为本发明系统的原理示意图；
图2为本发明系统机组最优能耗点的功率控制系流程图。
各附图标记为：1—主控制单元，2—逆变器，3—双绕组集成电机，4—控制面板，6—整流发电机，7—直流电网，8—EEDI数据智能计算及无线发送模块，9—EEDI数据接收服务器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1所示，本发明公开了一种船舶电力推进系统，包括主控制单元1、由两台逆变器2组成的电机驱动装置、由一台双绕组集成电机3组成的推进器以及由多台可变速的整流发电机6组成的直流电网7，还包括设置在主控制单元1上的EEDI数据智能计算及无线发送模块8以及通过无线通信与EEDI数据智能计算及无线发送模块8连接的EEDI数据接收服务器9，所述的主控制单元1采用硬线连接有控制面板4，主控制单元1接受控制面板4的指令，处理后发送控制信号给逆变器2，所述的主控制单元1与逆变器2之间、逆变器2和整流发电机6与直流电网7之间均采用硬线连接；所述的两台逆变器2之间采用双绞屏蔽硬线连接。
所述的一种船舶电力推进系统，其双绕组集成电机3的定子集成在管隧中，螺旋桨桨叶则固定在电机转子内部，不含传动轴或者变速齿轮箱，同时，设计上尽量减少了空泡效应，桨叶和滑动轴承可更换，磨损部件还可以很容易在水下更换，维修性极好。单支路的机械磨损比传统的双支路推进机械损耗要减小很多，且与现有传统电推系统相比，省掉的推进电机轴，两者共同作用下可以很大程度节约能源。
所述的控制面板4具有模式切换按钮，任意切换为单动1，单动2和联合操车，能效控制模式的模式其中一种；所述两台逆变器2的控制单元之间用双绞屏蔽线连接，用模拟量电气信号作为功率均衡信号，达到两台逆变输出功率均衡的目的；所述的双绕组集成电机3的两组绕组之间无电气关联，可视作两条单独推进支路，可独立运行。
发明本推进系统，可以提高设备自动化程度，提高船舶的安全程度，节省船舶布置空间，动力装置冗余，提高自然能源利用，减少能耗及环境污染，提高船舶能效，负荷IMO新提出的逐步降低EEDI指数的设计规范要求。静音性能高带来更舒适生活空间，推进器方便拆换的优点。
本发明整流发电机6采用的是基于遗传算法的模糊控制器，通过自学习获得机组的功率-转速的最低耗能点并拟合曲线，并可以根据工况自动调整发电系统及动力系统能耗，使得系统发电系统，推进系统及辅机系统工作在能耗最小，排放最少的工况的功能。本发明系统允许整流发电机6的操作速度可变，因此能达到最佳的燃料消耗率。船舶的能量管理系统PMS，采用了机组功率均衡模式或者燃油消耗率优先模式，具体见附图2。
本系统功能主要包括船舶能效指数（EEDI）的智能实时计算及相关数据的远程监视功能，以机组根据负载工况调节自身转速达到自身最佳能耗点为基础的功率管理系统（PMS）、切换推进单动/联动模式、联动模式下两台逆变器并行输出给双绕组推进功率，逆变器输出功率分配等功能。
1 标准化的控制接口
本设计接口可采用标准化的输入输出接口，包括DC 24V数字量的输入输出，4-20mA模拟量的输入输出，标准现场总线接口，可以在不同控制器上实现。
2 控制功能介绍
1）推进控制模式切换
推进系统可设置为单动1模式，单动2模式，联合操车模式，能效控制模式。
单动1模式或者单动2模式下，集成电机推进器仅有一组绕组投入运行，此时根据选择的运行模式，逆变器1或者逆变器2运行，此时单台逆变器提供推进电机驱动力。
联合操车模式下，两台逆变器都运行，集成电机推进器两组绕组也均投入运行，此时两台逆变之间通过功率分配线输出的模拟量信号来均衡功率，保证两边功率相等，使得输出功率最优化。
能效控制模式下，变频器运行在保证机组及辅机能耗率最低的功率点。
2）功率管理系统介绍
电站系统由可变速整流发电机组组成的直流电网，机组数量可根据功率需求任意投入或者解列。发电机组根据实际功率调整转速，同时功率管理系统会比较实时在网功率和可用功率，判断是否需要限制推进功率。若实时功率超过可用功率的95%，就会动态限制功率。
3）功率管理系统控制功能
控制功能包括如下：
第一，系统启动后，检测电网中电网负荷率是否超过50%，如果低于50%，则各机组根据本身固有的燃油消耗特性曲线，选择相应的功率下运行的转速，此时，各机组分担的功率不等。此时电站处于燃油消耗率优先模式，各机组燃油消耗率均是最低的。
第二，检测电网中电网负荷率超过50%，则根据功率分配线输出的信号，调节平衡各机组功率，使得各机组功率相等，此时电站处于机组功率均衡模式。各机组转速可能不同，但是同样是根据燃油消耗特性曲线，处于比较低的燃油消耗的转速输出状态。
第三，如果电网中总的实时功率超过总可用功率的95%，PMS系统会输出动态限制功率信号，逆变器根据输出信号自动降低功率。
第四，如果电网中某个在网运行的机组突然出现故障，或者机组开关突然跳闸，PMS系统会瞬间快速给逆变器输出快速降负荷指令，此时输出的推进功率会降到很小的一个值，保证电网不过载，延时一段时间后，输出根据预设的斜坡时间爬升到一个低于动态功率限制值的功率值。
第五，如果手动投入电网的负载较大时候，为保证电网电站不过载，设置了重载问询功能，如果系统计算可用功率充足，发出重载允许运行的指令，启动投入负载。
本船直流电网配置也意味着不再需要笨重的交流配电和推进变压器，更少的电力设备和缆线，可增加船舶空间和负载能力，并让设备布置更灵活，发动机效率更高，减少维护需求这一点，提升了动态响应和机动性，可将能源消耗和污染排放降低，提高船舶能效，负荷IMO新提出的逐步降低EEDI指数的设计规范要求。使得系统结合方面更加灵活，增加了可用空间和载货物质量。由于使用了双绕组的集成电机，省去了推进轴和齿轮箱，极大的减少了机械噪音，而双逆变，双绕组的冗余设计，使得其中一台逆变器发生故障后，可保证有另一台投入使用，且双绕组推进器减少了一台推进器的布置需求，也可增加空间利用率及载货、载客量。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，以及部分运用的实施例，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，这些都属于本发明的保护范围。