一种水质监测船用动力系统的制作方法

本实用新型涉及一种水质监测船用动力系统，采用电池作为全船唯一动力源。

背景技术：

通常小型船舶的动力系统采用的模式：推进系统由柴油机驱动，全船日常用电设备由柴油发电机组经过交流配电设备供电。柴油机排放污染影响环境，所以需要专门设计一种以电力驱动为唯一能源的船舶动力系统。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种水质监测船用动力系统。

为了解决上述问题本实用新型的技术方案是这样的：

一种水质监测船用动力系统，包括电池组系统，电池组系统连接直流驱动柜，直流驱动柜连接船舶推进电机和船舶日用负载，电池组系统还设置有充电接口用于连接岸电进行充电；

所述直流驱动柜设置有顺次连接电池组系统的ldc滤波器和直流变换器；直流变换器和ldc滤波器用于对电池组系统进行充放电控制；

所述直流驱动柜还设置有顺次连接充电接口的lcl滤波器和afe整流器；afe整流器和lcl滤波器用于把岸电交流电整流成直流电给电池组充电；afe整流器通过电路连接直流变换器；

所述直流驱动柜还设置有推进逆变器和日用逆变器，推进逆变器和日用逆变器通过电路连接直流变换器。

所述电池组系统为2套、直流驱动柜2套、推进电机2个，2套直流驱动柜之间通过直流电缆相互连接。

所述直流变换器、afe整流器、推进逆变器和日用逆变器均设置有过载保护用的熔断器。

日用逆变器连接日用变压器，日用变压器连接日用配电板。

有益效果，本实用新型采用纯电池这种清洁能源为小型船舶的推进系统和其他负载提供动力，可实现小型船舶节能、环保的要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型所述的小型船舶动力系统的原理示意图。

lcl滤波器：是一个三阶的滤波系统，由网侧电感(l)、滤波电容(c)和整流器侧电感(l)组成。

afe整流器：activefrontend主动前端整流器。afe整流器从电网汲取正弦波交流，经整流后输出直流电压，并保持所需要的电压值。

ldc滤波器：直流(directcurrent)滤波器，是一种主要用于阻碍并短路交流信号的滤波器，可用电感(l)和电容(c)进行滤波使输出波形更平稳。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

参看图1，本系统的唯一动力源为2套电池组。船舶航行时，通过直流驱动柜内的直流换流器和推进逆变器为船舶推进电机提供电能，同时通过日用逆变器和日用变压器为日用负载提供电能。船舶靠岸后，通过岸电交流电源、afe整流器和直流换流器为2套电池组进行充电。

本实用新型主要由以下各单元组成：

电池系统1、岸电箱2、直流变换器3、afe整流器4、推进逆变器5、日用逆变器6、1号直流驱动柜7、2号直流驱动柜8、熔断器9、推进电机10、2号推进电机10、日用变压器11、日用配电板12。

本实用新型功能说明如下：

1)电池系统

本实用新型的电池系统1由电池单体、电池模块、电池箱、电池簇、电池组和电池系统逐级通过串并联组成。

2)直流驱动柜

本实用新型分为1号直流驱动柜7和2号直流驱动柜8，两个直流驱动柜之间通过直流电缆进行连接，结合能量综合管理控制可以提高能量综合利用效率、提高系统的可靠性和冗余度。

每个直流驱动柜内包含1套afe整流器4、1套直流变换器3、1套推进逆变器5、1套日用逆变器6。

afe整流器4的主要功能是结合lcl滤波器13把岸电交流电源整流成系统所需的直流电，用来给直流母线提供电能。afe整流器4的优点是对岸侧电网的影响很小，具有高功率因数、低谐波和抬升直流电压的功能。

直流变换器3主要功能是对电池组进行充放电控制。充电时，直流变换器结合ldc滤波器14将直流电进行降压斩波至电池组充电所需的电压范围内，并通过电流指令对电池组进行恒电流充电。放电时，直流换流器结合ldc滤波器14将电池侧低压进行升压斩波控制将母线电压抬升，用来给推进逆变器5和日用逆变器6提供直流电能。直流换流器3的优点是可对大功率电池组进行双向充放电控制，具有充放电电流控制精度高、直流电流纹波小和冗余度高等的特点。

推进逆变器5的主要功能是将直流母排上直流电逆变成可变频率的交流电从而驱动推进电机10，通过开环矢量控制的控制方法可以实现推进电机10全范围内的无极调速。采用船舶专用控制系统程序，根据推进控制系统实时计算的推进可用功率，由推进逆变器5对推进电机10进行快速功率限制，能有效提供船舶可靠性和安全性。

日用逆变器6的主要功能是将直流母排上直流电逆变成日用配电板12可使用的三相交流电，配置电压采集卡，该采集信号用于电压闭环控制，可以有效控制输出电压的稳定。采用微网电源专用控制软件，配合正弦波滤波器的使用，可保证输出完美正弦波，电网谐波水平被严格控制在5％以内，可以满足船级社要求和船舶日用电的需求。通过日用变压器6可以有效隔离直流母排系统中的高频共模干扰传导到日用负载侧。

直流驱动柜为每一个变频模块配置一个熔断器9，两套驱动柜之间的连接电缆之间也配置有熔断器9(带刀闸)，用于完成对系统故障的保护。通过合理的熔断器选型，在模块发生短路故障的情况下，可以保证离故障模块最近的熔断器先熔断，隔离故障模块，非故障模块恢复运行；在母线或两套驱动柜间的连接电缆发生故障的情况下，两套驱动柜之间的熔断器最先熔断，将故障母线隔离，保证全船不失去动力。

本方案，使用纯电池作为船舶动力源，实现零排放和零污染，满足环保要求。配备电力能源管理系统，提高电能利用率，满足节能要求。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型专利要求保护的范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

技术特征：

1.一种水质监测船用动力系统，包括电池组系统，电池组系统连接直流驱动柜，直流驱动柜连接船舶推进电机和船舶日用负载，电池组系统还设置有充电接口用于连接岸电进行充电；其特征是：

所述直流驱动柜设置有顺次连接电池组系统的ldc滤波器和直流变换器；直流变换器和ldc滤波器用于对电池组系统进行充放电控制；

所述直流驱动柜还设置有顺次连接充电接口的lcl滤波器和afe整流器；afe整流器和lcl滤波器用于把岸电交流电整流成直流电给电池组充电；afe整流器通过电路连接直流变换器；

所述直流驱动柜还设置有推进逆变器和日用逆变器，推进逆变器和日用逆变器通过电路连接直流变换器。

2.根据权利要求1所述的一种水质监测船用动力系统，其特征是：所述电池组系统为2套、直流驱动柜2套、推进电机2个，2套直流驱动柜之间通过直流电缆相互连接。

3.根据权利要求1所述的一种水质监测船用动力系统，其特征是：所述直流变换器、afe整流器、推进逆变器和日用逆变器均设置有过载保护用的熔断器。

4.根据权利要求1所述的一种水质监测船用动力系统，其特征是：日用逆变器连接日用变压器，日用变压器连接日用配电板。

技术总结
本实用新型提供一种水质监测船用动力系统，包括电池组系统，电池组系统连接直流驱动柜，直流驱动柜连接船舶推进电机和船舶日用负载，电池组系统还设置有充电接口用于连接岸电进行充电；船舶航行时，通过直流驱动柜内的直流换流器和推进逆变器为船舶推进电机提供电能，同时通过日用逆变器和日用变压器为日用负载提供电能。船舶靠岸后，通过岸电交流电源、AFE整流器和直流换流器为2套电池组进行充电。本方案，使用纯电池作为船舶动力源，实现零排放和零污染，满足环保要求。配备电力能源管理系统，提高电能利用率，满足节能要求。

技术研发人员：陈牡丹
受保护的技术使用者：上海航盛船舶设计有限公司
技术研发日：2019.07.16
技术公布日：2020.04.28