渔船供电系统的制作方法

本发明涉及发电技术，尤其涉及一种渔船供电系统。

背景技术：

我国是世界上渔船数量最多的国家，传统的渔船的动力来源是柴油，通过柴油机工作驱动船桨系统转动。渔船的耗油量是非常大的，占据了海洋渔业生产成本的50％以上，约占全国柴油总消耗量的13％，导致了海洋渔业的利润较低。近年来，电力推进技术凭借节能、环保、低噪声等优势逐渐成为渔船等船舶行业的主要应用方向。渔船的供电系统采用一个或多个发电机进行发电，组成船舶电网，向渔船的负载供电。

目前，渔船的电力系统包括：供电系统和电推进系统，供电系统为电推进系统提供电力，以驱动电推进系统工作，进而控制渔船行驶。其中，供电系统中发电机均采用工频发电机产生50Hz、400V或50Hz、690V的交流电经过交流并网之后，向渔船的所有负载供电。由于在交流并网的过程中，对各发电机输出的电压信号要求较高，要求频率和幅值必须与电网电压相同，且相位也必须符合并网要求，造成了并网难度较大。

技术实现要素：

本发明提供一种渔船供电系统，用于降低并网难度。

本发明提供一种渔船供电系统，包括：至少一组发电设备；所述发电设备包括：燃油发动机、发电机、整流装置和直流母线；

其中，燃油发动机的输出端与发电机相连，发电机的输出端与整流装置的输入端相连，整流装置的输出端连接至直流母线。

如上所述的渔船供电系统，所述燃油发动机为可调速发动机；

所述渔船供电系统还包括：控制装置，所述控制装置与所述燃油发动机相连；控制装置还用于与渔船总控装置相连，用于接收渔船总控装置发送的控制指令并根据所述控制指令调节燃油发动机的转速。

如上所述的渔船供电系统，所述可调速发动机为可调速柴油机。

如上所述的渔船供电系统，所述发电机为无刷励磁同步发电机；所述控制装置还与所述发电机相连，用于接收渔船总控装置发送的控制指令并根据所述控制指令调节发电机的励磁。

如上所述的渔船供电系统，还包括：隔离开关；所述隔离开关以常闭状态连接在发电机和整流装置之间；所述隔离开关与渔船总控装置相连，所述隔离开关用于根据所述渔船总控装置发出的指令切换至断开状态，以切断发电机与整流装置之间的线路。

如上所述的渔船供电系统，所述隔离开关为交流接触器；所述交流接触器的线圈与渔船总控装置相连，交流接触器的主触点的两端分别与发电机和整流装置相连。

如上所述的渔船供电系统，所述整流装置为不可控整流装置。

如上所述的渔船供电系统，所述发电设备数量为三组，三组发电设备并联。

如上所述的渔船供电系统，三组发电设备中，其中两组发电设备中的燃油发动机的功率为600KW，另一组发电设备中的燃油发动机的功率为300KW。

如上所述的渔船供电系统，所述燃油发动机的怠速为800转/分钟，低档转速为860转/分钟，高档转速为1800转/分钟。

本发明提供的技术方案，通过采用燃油发动机产生转动驱动力，驱动发电机发电，发电机发出的三相交流电通过整流装置转换为直流电并入直流母线，由于对并入直流母线的电压信号要求较低，并网和脱网较为容易，简化了并网过程。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例一提供的渔船供电系统的结构示意图；

图2为本发明实施例五提供的渔船供电系统的结构示意图。

附图标记：

1-燃油发动机；

2-发电机；

3-隔离开关；

4-整流装置；

5-直流母线；

6-控制装置；

7-渔船总控装置。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的渔船供电系统的结构示意图。如图1所示，本实施例提供一种渔船供电系统，包括：至少一组发电设备，该发电设备包括：燃油发动机1、发电机2、整流装置4和直流母线5。至少一组发电设备的输出端连接至直流母线5。

具体的，燃油发动机1的输出端与发电机2相连，发电机2的输出端与整流装置4的输入端相连，整流装置4的输出端连接至直流母线5。

其中，燃油发动机1采用燃油作为动力能源，将燃油燃烧产生的热能转换为动能，输出转动驱动力，提供给发电机2。

发电机2接收燃油发动机1输出的转动驱动力进行发电，发出三相交流电。

发电机2的输出端与整流装置4相连，整流装置4将三相交流电转换为直流电，提供给直流母线5。

本实施例提供的技术方案，通过采用燃油发动机产生转动驱动力，驱动发电机发电，发电机发出的三相交流电通过整流装置转换为直流电并入直流母线，由于对并入直流母线的电压信号要求较低，并网和脱网较为容易，简化了并网过程。

对于渔船上的其它用电设备，均从直流母线5取电，对于工作电压为交流电的用电设备，可采用逆变器将从直流母线5取得的直流电转换为交流电使用。对于工作电压为直流电的用电设备，可采用直流变换器调整电压幅值后使用。

现有技术中，渔船上所有的交流变频用电设备必须配置能够进行整流电路、中间直流回路以及逆变的变频调速电源，为了保证各个负载对应的中间直流回路电压的稳定，均需配置中间回路斩波耗能电阻或采用脉宽调制整流的方式，一方面导致了供电系统的成本较高，另一方面也增加了渔船自身的重量。

而本实施例上述技术方案能够实现集中整流分散逆变的方式，即：将发电机发出的交流电进行整流转换为直流电后，提供给直流母线。渔船上所有的用电设备从直流母线获取直流电，各自再经过逆变后得到交流电，不但减少了整流电路的数量，还减少了中间回路斩波耗能电阻的数量，一方面降低了成本，另一方面也减轻了渔船的重量，有利于降低电能消耗，进而减少燃油的消耗。再一方面，上述技术方案还能够适应于渔船上多台用电设备不同时启停的情况。

实施例二

本实施例是在上述实施例的基础上，对渔船供电系统进行优化。

如图1所示，上述渔船供电系统还包括：控制装置6，控制装置6与燃油发动机1相连，控制装置6还与渔船总控装置7相连，用于接收渔船总控装置7发出的控制指令。渔船总控装置7用于对渔船的供电系统、电推进系统、及其它用电设备进行总体控制，例如：根据用电设备的耗电量调节供电系统的输出功率等。

渔船总控装置7分别接收供电系统、电推进系统及其它用电设备发来的状态反馈信号，并根据状态反馈信号进行分析和判断，当判断出某个设备发生故障时，渔船总控装置7可进行相应的故障处理。

上述燃油发动机1可采用可调速发动机，控制装置6用于接收渔船总控装置7发出的控制指令，用根据该控制指令调节燃油发动机1的转速。

燃油发动机1所采用的燃油可以为汽油、柴油、煤油等。本实施例中采用柴油机作为燃油发动机1。并且，燃油发动机1采用可调速的柴油发动机，其转速可以在怠速及最大转速之间调节。

在发电机2上设置有相应的传感器，用于检测发电机2输出的电压信号、发电机2的转速、电流等信号。各传感器与渔船总控装置7相连，将检测到的信号发送给渔船总控装置7。渔船总控装置7根据传感器发送来的电压信号、发电机转速、电流等信号进行计算和分析，并生成控制指令，再将控制指令发送给控制装置6，以使控制装置6调节燃油发动机1的转速。

可以理解的是，针对发电机2发出的三相交流电，则在每一绕组上均设置有相应的传感器，例如：电流传感器，用于检测每一相的输出电流。各传感器均与渔船总控装置7相连。

上述渔船总控装置可以为控制器，例如：可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，简称：PLC)，其模拟量输入端用于接收各传感器发送的电压、电流、转速等信号，数字量输入端用于接收各接触器、开关、设备的状态信号，数字量输出端和模拟量输出端用于输出控制信号。控制装置6也可以为控制器，例如：PLC。控制装置6与渔船总控装置7之间可以采用光纤进行数据传输，或采用通信总线进行数据通信，或者采用点对点的方式进行数据交互，或者也可以采用其它方式进行数据交互。

本实施例提供的技术方案，通过采用燃油发动机产生转动驱动力，驱动发电机发电，发电机发出的三相交流电通过整流装置转换为直流电并入直流母线，由于对并入直流母线的电压信号要求较低，并网和脱网较为容易，简化了并网过程。

并且，上述燃油发动机1采用可调速的发动机，控制装置6能够根据渔船总控装置7发出的控制指令对燃油发动机1的转速进行调节，以使燃油发动机1的输出功率能够满足不同工况下电力负荷对于功率的需求，而且能够保持在合适的转速，以使燃油发动机1运行并保持在最佳燃油特性曲线上，提高燃油利用率，进而提高节能效果。

上述燃油发动机1的怠速可以为800转/分钟，低档转速可以为860转/分钟，高档转速为1800转/分钟。在低档转速和高档转速之间分为8个档位，实现有档无极调节，根据渔船的工况所需的动力合理调节燃油发动机1的转速。

当然，除了本实施例所提供的上述方案，燃油发动机1还可以采用其它的实现方式，本实施例并不限定。

实施例三

本实施例是在上述实施例的基础上，对渔船供电系统进行优化，尤其是对发电机2进行进一步的优化。

本实施例中，发电机2采用无刷励磁同步发电机，其在额定转速条件下的输出功率最大，能够满足渔船中电推进系统的全负荷要求。

另外，通过控制无刷励磁同步发电机的励磁来调节发电机2的输出功率，并配合调节燃油发动机1的转速，以使在不同转速条件下发电机2的输出功率与燃油发动机1的输出机械功率相匹配，达到燃油最佳利用效果。

发电机2也与上述控制装置6相连，控制装置6可根据渔船总控装置7发出的控制指令调节发电机2的励磁，进而调节发电机2的输出功率。

在燃油发动机1处于最高档位转速条件下，发电机2输出的空载电压为三相690V交流电；在燃油发动机1处于最低档位转速条件下，发电机2输出的空载电压为三相400V交流电；在燃油发动机1处于中间档位转速条件下，发电机2输出的空载电压为恒压频比输出信号。

本实施例提供的技术方案，通过采用燃油发动机产生转动驱动力，驱动发电机发电，发电机发出的三相交流电通过整流装置转换为直流电并入直流母线，由于对并入直流母线的电压信号要求较低，并网和脱网较为容易，简化了并网过程。

当然，除了本实施例所提供的上述方案，发电机2还可以采用其它的实现方式，本实施例并不限定。

综上，发电机2的输出功率可以通过两种方式来调节，其一是调节燃油发动机1的转速，其二是调节发电机2的励磁。渔船总控装置7根据渔船的工况向控制装置6发送控制指令，以使控制指令6执行对燃油发动机1的转速和/或发电机2的励磁进行调节。

实施例四

本实施例是在上述实施例的基础上，对渔船供电系统进行优化。

上述渔船供电系统还包括：隔离开关3，隔离开关3以常闭状态连接在发电机2和整流装置4之间，即：在正常运行过程中，隔离开关3处于闭合的状态。隔离开关3与渔船总控装置7相连，用于根据渔船总控装置7发出的指令切换至断开状态，以切断发电机2与整流装置4之间的线路。

渔船总控装置7发出的指令可以为故障指令，也可以为其它指令。例如：渔船总控装置7分别与燃油发动机1和发电机2中设置的传感器相连，用于获取燃油发动机1或发电机2的运行状态。当渔船总控装置7判断出燃油发动机1或发电机2出现故障时，可向隔离开关3发出指令，以使隔离开关3断开，以对直流母线5及其它的用电设备进行保护。

具体的，隔离开关3为交流接触器，具有线圈、主触点和辅助触点。其中，主触点为常开触点。线圈的两端与渔船总控装置7相连。主触点的两端分别与发电机2和整流装置4相连。在正常运行过程中，渔船总控装置7向隔离开关3的线圈提供工作电源，以使线圈得电，主触点闭合。当渔船总控装置7判断出燃油发动机1或发电机2出现故障时，断开线圈的工作电源，以使主触点断开，进而断开发电机2与整流装置4之间的线路。

图2中仅示出了交流接触器的主触点分别与发电机2和整流装置4，未示出交流接触器中线圈与渔船总控装置7之间的连接关系。

隔离开关3的型号可根据在燃油发动机1处于最高转速条件下发电机2输出最大功率时的需要来进行选定。

上述整流装置4具体可采用不可控整流装置，其输出的直流电压为540V-950V。整流装置4输出的直流电直接进入直流母线5。

交流母线5是用于连接供电系统和电推进系统之间的连接部分，设定直流1020V为直流母线5的斩波调节电压阈值，1100V为直流母线5的系统安全保护阈值。

本实施例提供的技术方案，通过采用燃油发动机产生转动驱动力，驱动发电机发电，发电机发出的三相交流电通过整流装置转换为直流电并入直流母线，由于对并入直流母线的电压信号要求较低，并网和脱网较为容易，简化了并网过程。

当然，除了本实施例所提供的上述方案，隔离开关3、整流装置4还可以采用其它的实现方式，本实施例并不限定。

实施例五

本实施例是在上述实施例的基础上，对渔船供电系统进行优化。

图2为本发明实施例五提供的渔船供电系统的结构示意图。如图2所示，本实施例中，发电设备的数量为三组，三组发电设备并联，且三组发电设备的输出端均连接至直流母线5。每一组发电设备均可参照上述实施例所提供的方式来实现。

具体的，每一组发电设备均包括：燃油发动机1、发电机2、整流装置4和直流母线5。

其中，燃油发动机1的输出端与发电机2相连，燃油发动机1采用燃油作为动力能源，将燃油燃烧产生的热能转换为动能，输出转动驱动力，提供给发电机2。

发电机2接收燃油发动机1输出的转动驱动力进行发电，发出三相交流电。

发电机2的输出端与整流装置4相连，整流装置4的输出端连接至直流母线5，整流装置4将三相交流电转换为直流电，提供给直流母线5。

三组发电设备中，其中两组发电设备中的燃油发动机1的功率为600KW，作为主发动机；另一组发电设备中的燃油发动机1的功率为300KW，作为备用发动机。两台主发动机可根据渔船的工况所需的动力需求合理调整转速，也能够互为冗余。备用发动机作为渔船供电系统的备用电源，为各用电设备供电。

三组发电设备中的燃油发动机1的怠速均为800转/分钟，低档转速为860转/分钟，高档转速为1800转/分钟。在低档转速和高档转速之间分为8个档位。

每一组发电设备中还可以包括控制装置6，控制装置6分别与该组发电设备中的燃油发动机1、发电机2相连，还与渔船总控装置7相连，用于根据渔船总控装置7发出的控制指令调节燃油发动机1的转速、以及发电机2的励磁，进而调节发电机2的输出功率。

本实施例提供的技术方案，通过采用燃油发动机产生转动驱动力，驱动发电机发电，发电机发出的三相交流电通过整流装置转换为直流电并入直流母线，由于对并入直流母线的电压信号要求较低，并网和脱网较为容易，简化了并网过程。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。