帶有風能及太陽能發電的船舶直流組網電力推進系統技術方案

本實用新型專利技術公開了帶有風能及太陽能發電的船舶直流組網電力推進系統，解決了船舶新能源與直流組網電力推進系統結合的問題。柴油機發電機組（1）、第二柴油機發電機組（3）分別通過整流器與公共直流母線（5）連接，在公共直流母線（5）上分別連接有主推進電機逆變器（6）和側推進電機逆變器（9），主推進電機逆變器（6）上連接有主推動電機（7），在主推動電機上連接有主推進器（8），側推進電機逆變器（9）連接有側推動電機（10），在公共直流母線上連接有風力發電整流器（15），風力發電整流器是通過風力發電機組控制開關（16）與風力發電機組（17）連接。本實用新型專利技術將新能源部分取代柴油機的功率供給，達到降低排放和能耗的目的。

【技術實現步驟摘要】
帶有風能及太陽能發電的船舶直流組網電力推進系統
本專利技術涉及一種應用于船舶的電氣系統，特別涉及一種帶有風能及太陽能發電的船舶直流組網電力推進系統。
技術介紹
在工程船舶及一些特種船舶中，推進系統一般是采用柴油機作為原動機，柴油機直接驅動船舶推進器推動船舶運行的，其推進系統是由柴油機、減速器和推進器組成。柴油機的主軸與推進器軸是直接連接在一起的，存在軸系占用空間大，振動噪音強的問題。特別是當船舶負載發生較大變化時，柴油機不能迅速跟隨變化，造成柴油機運行工況差，耗油量高的缺陷。這種方案的最大優勢是設備成本比較低廉。為了節省船舶軸系布置空間，提高船舶電氣驅動響應速度和可操控性，開發出了船舶交流組網電力推進系統，即柴油機帶動同步發電機發電，產生的恒頻恒壓交流電通過交流配電盤進行交流組網，交流組網后的交流電壓在經過交-直-交變頻器后，驅動船舶推進電動機工作，推進電動機在驅動船舶推進器推動船舶運行。當船舶負載發生變化時，由于同步發電機具有輸出同頻同壓恒定交流電壓的特點，只能通過切斷或增加同步發電機的方式，來適應負載功率的變化，由于這種切換方式是非線性的，會造成運行的柴油機不能運行在最佳的功率效率點上，存在燃油使用率極其低下的問題。此外，交流組網推進系統的交流配電盤兩側的控制系統是單獨設計控制的，存在柴油發電機組的控制與推動系統協的控制割裂，整個系統的集成性較差，設備占地空間大，設備價格高。隨著新能源技術的發展，現在的船舶領域新能源技術的應用也越來越廣泛，在船舶上太陽能和風能的利用也比較廣泛，當陽光充足或者風力充沛的時候，利用新能源發電提供給船舶負載，如何將船舶新能源與直流組網電力推進系統結合，成為船舶推進系統急需解決的問題。
技術實現思路
本專利技術提供了一種帶有風能及太陽能發電的船舶直流組網電力推進系統，解決了船舶新能源與直流組網電力推進系統結合的技術問題。本專利技術是通過以下技術方案解決以上技術問題的：本專利技術的總體構思是：采用公共直流母線系統進行組網，柴油機帶動異步發電機發電，產生的交流電通過交-直整流電路后與公共直流母線連接，船舶主推動電機通過逆變器與公共直流母線連接，船舶側推動電機通過另一個逆變器與公共直流母線連接，實現了船舶負載發生變化時，可線性調整異步發電機的發電功率，使柴油機能工作在最佳的燃油功耗的狀態下，并使船舶電網能工作在正常的工作電壓下，提高了柴油機的燃燒效率，提高了發電和推動兩個環節的集成性和協調性。在船舶高負荷運行狀態下，通過船舶已有新能源與直流組網電力推進系統的結合，降低了柴油機的輸出功率，達到了節省柴油的目的。一種帶有風能及太陽能發電的船舶直流組網電力推進系統，包括第一柴油機發電機組1和第二柴油機發電機組3，第一柴油機發電機組1通過第一整流器2與公共直流母線5連接，第二柴油機發電機組3通過第二整流器4與公共直流母線5連接在一起，在公共直流母線5上分別連接有主推進電機逆變器6和側推進電機逆變器9，主推進電機逆變器6上連接有主推動電機7，在主推動電機7上連接有主推進器8，側推進電機逆變器9連接有側推動電機10，在側推動電機10上連接有側推進器11，在公共直流母線5上還連接有船舶日用電源逆變器12，船舶日用電源逆變器12通過變壓器13與船舶日用負載14連接；在公共直流母線5上連接有風力發電整流器15，風力發電整流器15通過風力發電機組控制開關16與風力發電機組17連接。在公共直流母線5上連接有斬波器20，斬波器20通過太陽能發電機組控制開關19與太陽能發電機組18連接。本專利技術的優點和效果如下，新能源部分取代柴油機的功率供給，從而達到降低排放和能耗的目的。將新能源供電引入直流組網電力推進系統后，不僅可以促進可再生能源電力設備的應用，降低供電成本，還可以提高直流組網電力推進系統的運行穩定性、調整頻率、補償負荷波動。附圖說明圖1是本專利技術的結構示意圖；圖2是本專利技術的新能源發電與柴油機發電機組并聯放電能量流。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術做進一步說明。如圖1所示，船舶的第一柴油機發電機組1和第二柴油機發電機組3是由柴油機和發電機構成的，產生的是恒頻恒壓的交流電，需要經過第一整流器2和第二整流器4將交流電轉換成直流電匯集到船舶的直流母線5上，直流母線5的電流要給船舶主推進器8、船舶側推進器11以及船舶日用負載14進行供電，而船舶的負載均需要穩定、恒頻的交流輸出，因此直流母線5的直流電壓要先經過主推進電機逆變器6、側推進電機逆變器9以及船舶日用電源逆變器12進行直流-交流的轉換，再給主推動電機7、側推動電機10和日用負載變壓器13進行供電。由于風力發電機組17產生的電源是頻率和幅度都會變化的交流電，而太陽能發電機組18產生的是幅值變化的直流電，因此風力發電機組17在并入直流組網之前需要先連接到風力發電整流器15，將頻率和幅度變化的交流電轉為穩定的直流電連接到直流組網的直流母線5上，進而和直流組網發電機組一起為船舶用電負載供電；太陽能發電機組18在并入直流組網之前需要先連接到斬波器20，將幅值變化的直流電轉化為穩定的直流電連接到直流組網的直流母線5上，進而和直流組網發電機組一起為船舶用電負載供電。如圖2所示，當風能資源充足時,風力發電機組17可以開始發電，其產生的質量不穩定的交流電經過風力發電整流器15轉化為恒頻恒壓的直流電并入船舶直流母線5，與船舶第一柴油機發電機組1和第二柴油機發電機組3為船舶負載并聯供電；當太陽能資源充足時，太陽能發電機組18可以開始發電，其產生的質量不穩定的直流電經過斬波器20轉化為恒頻恒壓的直流電并入船舶直流母線5，與船舶第一柴油機發電機組1和第二柴油機發電機組3為船舶負載并聯供電。當新能源發電與船舶柴油機發電機組并聯為船舶負載供電時，可以根據船舶負載用電負荷適當降低船舶柴油發電機組的轉速，從而降低柴油消耗。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種帶有風能及太陽能發電的船舶直流組網電力推進系統，包括第一柴油機發電機組（1）和第二柴油機發電機組（3），其特征在于，第一柴油機發電機組（1）是通過第一整流器（2）與公共直流母線（5）連接在一起的，第二柴油機發電機組（3）是通過第二整流器（4）與公共直流母線（5）連接在一起的，在公共直流母線（5）上分別連接有主推進電機逆變器（6）和側推進電機逆變器（9），主推進電機逆變器（6）上連接有主推動電機（7），在主推動電機（7）上連接有主推進器（8），側推進電機逆變器（9）連接有側推動電機（10），在側推動電機（10）上連接有側推進器（11），在公共直流母線（5）上還連接有船舶日用電源逆變器（12），船舶日用電源逆變器（12）是通過變壓器（13）與船舶日用負載（14）連接在一起的；在公共直流母線（5）上連接有風力發電整流器（15），風力發電整流器（15）是通過風力發電機組控制開關（16）與風力發電機組（17）連接在一起的。

【技術特征摘要】
1.一種帶有風能及太陽能發電的船舶直流組網電力推進系統，包括第一柴油機發電機組（1）和第二柴油機發電機組（3），其特征在于，第一柴油機發電機組（1）是通過第一整流器（2）與公共直流母線（5）連接在一起的，第二柴油機發電機組（3）是通過第二整流器（4）與公共直流母線（5）連接在一起的，在公共直流母線（5）上分別連接有主推進電機逆變器（6）和側推進電機逆變器（9），主推進電機逆變器（6）上連接有主推動電機（7），在主推動電機（7）上連接有主推進器（8），側推進電機逆變器（9）連接有側推動電機（10），在側推動電機（10）上連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：邵詩逸，烏云翔，王曉梅，岳凡，常國梅，武治江，徐清華，陳慧，
申請(專利權)人：山西汾西重工有限責任公司，北京賽思億電氣科技有限公司，
類型：新型
國別省市：山西,14