船舶电力推进系统、船舶和控制方法与流程

本发明涉及混合动力船舶，尤其涉及一种船舶电力推进系统、船舶和控制方法。

背景技术：

1、风电运维船是用于海上风力发电机组运行维护的专用船舶，风电运维船主要是通过电驱推进器提供动力，目前风电运维船上是通过燃油发电机发电，以为电驱推进器供电。

2、燃油发电机供电时，需要多台发电机互为备用机，以便其中一台发电机故障时通过其他发电机供电，每台发电机所产生的交流电需要通过变频器转换为直流电后驱动推进器，在发电机发电环节以及电能传输环节均存在损失，导致发电机的能效低，碳排放和经济成本高。

技术实现思路

1、本发明提供了一种船舶电力推进系统和船舶，以解决风电运维船中使用发电机供电导致发电机的能效低、碳排放和经济成本高的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种船舶电力推进系统，包括多台发电机、电池组、多个推进器、多个逆变器、直流配电板、交流配电板、变压器以及控制器；

3、所述发电机、电池组、推进器通过所述逆变器与所述直流配电板连接，所述交流配电板设置有岸电供电端口，所述交流配电板通过所述变压器和逆变器与所述直流配电板连接，所述控制器与所述直流配电板、所述交流配电板、所述发电机连接；

4、所述控制器用于接收航行模式选择信号，并根据所述航行模式选择信号输出控制信号到所述直流配电板和交流配电板，以及输出发电机启动信号到发电机，以通过发电机、电池组以及岸电中的至少一个供电。

5、可选的，所述控制器包括：

6、检测模块，用于按照预设周期检测总需求功率、电池组电量以及电池组功率；

7、功率判断模块，用于在接收到短途或长途航行模式选择信号，并且所述电池组电量大于第一电量阈值时，判断所述总需求功率是否小于所述电池组功率；

8、纯电供电控制模块，用于所述功率判断模块判断所述总需求功率小于所述电池组功率时，控制所述电池组对所述直流配电板供电，以及控制所述直流配电板对所述交流配电板供电；

9、混合供电控制模块，用于所述功率判断模块判断所述总需求功率大于所述电池组功率时，控制所述电池组和所述发电机对所述直流配电板供电。

10、可选的，所述混合供电控制模块包括：

11、第一混合供电控制单元，用于在所述总需求功率大于所述电池组功率，并且小于所述电池组功率与一台发电机的输出功率的功率和时，控制一台发电机和所述电池组对所述直流配电板供电；

12、第二混合供电控制单元，用于在所述总需求功率大于两台发电机的输出功率和，并且小于所述电池组功率与一台发电机的输出功率的功率和时，控制两台发电机和所述电池组对所述直流配电板供电；

13、第三混合供电控制单元，用于在所述总需求功率大于两台以上发电机的输出功率和，并且小于所述电池组功率与两台以上发电机的输出功率的功率和时，控制两台以上发电机和所述电池组对所述直流配电板供电；

14、第四混合供电控制单元，用于在所述总需求功率大于所有发电机的输出功率和，控制所有发电机和所述电池组对所述直流配电板供电。

15、可选的，所述混合供电控制模块包括：

16、充电单元，用于在所述电池组电量小于第二电量阈值时，控制所述直流配电板对所述电池组充电；

17、减速单元，用于控制与所述推进器连接的逆变器，以使得所述推进器减速。

18、可选的，所述控制器还包括：

19、停靠和进出港模式供电控制模块，用于在接收到停靠平台或进出港模式选择信号时，控制预设数量的发电机对所述直流配电板供电；

20、第一充电模块，用于控制所述直流配电板对所述电池组充电。

21、可选的，述控制器还包括：

22、停泊模式供电控制模块，用于在接收到停泊模式选择信号时，在所述岸电供电端口接入岸电后，控制所述交流配电板对所述直流配电板供电；

23、第二充电模块，用于控制所述直流配电板对所述电池组充电。

24、可选的，所述直流配电板设置有多个发电机输入端口、多个推进器供电端口、交流输出输入端口、电池充放电端口、多个开关以及直流母线，多个发电机输入端口、多个推进器供电端口、交流输出输入端口、电池充放电端口中的每个端口分别通过一个开关与直流母线连接，多个开关的控制端与所述控制器连接；

25、每个发电机通过交流转直流逆变器与所述发电机输入端口连接，每个推进器通过直流转交流逆变器与所述推进器供电端口连接，所述交流配电板通过所述变压器和双向逆变器与所述交流输出输入端口连接，所述电池组通过直流转直流逆变器与所述电池充放电端口连接。

26、可选的，所述直流配电板包括第一直流配电板和第二直流配电板，所述第一直流配电板的直流母线与第二直流配电板的直流母线通过直流汇流开关连接，所述直流汇流开关的控制端与所述控制器连接，所述电池组通过直流转直流逆变器与所述第二直流配电板连接；

27、所述交流配电板包括第一交流配电板和第二交流配电板，所述第一交流配电板的交流母线通过第一变压器和一个双向逆变器与所述第一直流配电板的交流输出输入端口连接，所述第二交流配电板的交流母线通过第二变压器和一个双向逆变器与所述第二直流配电板的交流输出输入端口连接，所述第一交流配电板和所述第二交流配电板通过交流汇流开关连接，所述岸电供电端口设置在所述第二交流配电板上。

28、第二方面，本发明提供了一种船舶，所述船舶包括第一方面任一项所述的船舶电力推进系统。

29、第三方面，本发明提供了一种船舶电力推进系统控制方法，用于控制第一方面任一项所述的船舶电力推进系统，包括：

30、接收航行模式选择信号；

31、根据所述航行模式选择信号输出控制信号到直流配电板和交流配电板，以及输出发电机启动信号到发电机，以通过发电机、电池组以及岸电中的至少一个供电。

32、本实施例的船舶电力推进系统中，发电机、电池组、推进器通过逆变器与直流配电板连接，交流配电板通过变压器和逆变器与直流配电板连接且设置有岸电供电端口，控制器与直流配电板、交流配电板、发电机连接，在船舶不同航行模式下，可以通过控制器控制发电机、电池组以及岸电中的至少一个供电，能够根据船舶航行模式实现混合动力推进，使用岸电、或者电池组供电，相对于使用发电机发电供电，电能使用效率更高，提高了整个船舶的能效，并且可降低使用发电机的碳排放和经济成本。

技术特征：

1.一种船舶电力推进系统，其特征在于，包括多台发电机、电池组、多个推进器、多个逆变器、直流配电板、交流配电板、变压器以及控制器；

2.根据权利要求1所述的船舶电力推进系统，其特征在于，所述控制器包括：

3.根据权利要求2所述的船舶电力推进系统，其特征在于，所述混合供电控制模块包括：

4.根据权利要求3所述的船舶电力推进系统，其特征在于，所述混合供电控制模块包括：

5.根据权利要求2所述的船舶电力推进系统，其特征在于，所述控制器还包括：

6.根据权利要求2所述的船舶电力推进系统，其特征在于，所述控制器还包括：

7.根据权利要求1-6任一项所述的船舶电力推进系统，其特征在于，所述直流配电板设置有多个发电机输入端口、多个推进器供电端口、交流输出输入端口、电池充放电端口、多个开关以及直流母线，多个发电机输入端口、多个推进器供电端口、交流输出输入端口、电池充放电端口中的每个端口分别通过一个开关与直流母线连接，多个开关的控制端与所述控制器连接；

8.根据权利要求1-6任一项所述的船舶电力推进系统，其特征在于，所述直流配电板包括第一直流配电板和第二直流配电板，所述第一直流配电板的直流母线与第二直流配电板的直流母线通过直流汇流开关连接，所述直流汇流开关的控制端与所述控制器连接，所述电池组通过逆变器与所述第二直流配电板连接；

9.一种船舶，其特征在于，所述船舶包括权利要求1-8任一项所述的船舶电力推进系统。

10.一种船舶电力推进系统控制方法，其特征在于，用于控制权利要求1-8任一项所述的船舶电力推进系统，包括：

技术总结
本发明公开一种船舶电力推进系统、船舶和控制方法，船舶电力推进系统包括发电机、电池组、推进器、逆变器、直流配电板、交流配电板、变压器以及控制器，发电机、电池组、推进器通过逆变器与直流配电板连接，交流配电板设置有岸电供电端口且通过变压器和逆变器与直流配电板连接，控制器与直流配电板、交流配电板、发电机连接，控制器接收航行模式选择信号，根据航行模式选择信号输出控制信号到直流配电板、交流配电板以及发电机，以通过发电机、电池组以及岸电中的至少一个供电，能够根据船舶航行模式实现混合动力推进，相对于使用发电机推进，提高了整个船舶的能效，并且可降低使用发电机的碳排放和经济成本。

技术研发人员：李美玲,曾翠梅,李志和,陈楷涛
受保护的技术使用者：英辉南方造船（广州番禺）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22