[發明專利]電力推進船舶交流供電系統

有效

• 申請號: 201610329055.6
• 申請日: 2016-05-17
• 公開（公告）號: CN105826948B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 胡斌;吳國棟;曾志林;殷非;王良秀;張元瑋;田野
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七0四研究所
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/48;H02J3/50
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種船舶電力系統，特別涉及一種電力推進船舶交流供電系統。

背景技術

隨著電力推進系統在工程船、科考船、海洋平臺及混合動力船舶上的大量應用，實踐充分證明了電力推進船舶優良的控制性能、低噪聲、機艙布置靈活和經濟性好的特點，但是也存在一些如下所訴的需要改進的問題。

由于電力推進船舶需要考慮控制諧波的問題，目前主要采用多相二極管整流的方式的變頻器為推進系統提供能量，但是這個方案必須要相應的移相變壓器，比如有兩個主推進器就意味著多兩個相應容量的移相變壓器，增加了對機艙空間的需求。另外，船舶推進器在減速時將產生反饋電能，二極管整流形式的變頻器需要制動斬波器和制動電阻來消耗此電能。

此外，船舶推進系統不工作的情況下，往往負荷比較小，一般船東會考慮使用一臺容量較小的輔發電機組來匹配這個容量。故存在大容量柴油發電機組和小容量柴油發電機組并聯的情況，對有功和無功均衡提出了更高的要求。中國船級社規范針對上述情況，在其規范中指出，不同功率的柴油發電機組并聯運行情況下，各機組所承擔的有功功率與總負載按機組定額比例分配值之差應小于最大機組的功率功率的±15%，無功功率則相應為±10%。如果能解決有功和無功均衡分配的問題，不僅能確保單臺柴油發電機組的可靠運行，而且能增加整個電力推進系統的穩定性。

發明內容

本發明是針對船舶推進系統供電存在的問題，提出了一種電力推進船舶交流供電系統，可以省去移相變壓器來節約機艙空間、可以有效解決系統有功和無功均衡分配的問題、船舶減速時的反饋能量可以有效利用。

本發明的技術方案為：一種電力推進船舶交流供電系統，由柴油發電機組、配電板、推進系統和日用變壓器組成，柴油發電機組包括數臺主柴油發電機組和1臺輔柴油發電機組，配電板按母排個數分成區域，各個區域由母聯開關連接，正常運行時母聯開關處于閉合狀態，柴油發電機組輸出接在各個母排上，配電板配置功率管理系統，推進系統由具有無功功率補償功能的變頻器、三相交流異步電動機及推進器依次連接組成，日用變壓器為船上除推進系統外的日用負荷供電，柴油發電機組提供推進系統和日用負荷的有功功率負荷，推進系統中的變頻器提供日用負荷的無功功率負荷。

所述配電板功率管理系統分配功率是通過計算某一時刻在網所需柴油發電機總電流與在網所有柴油發電機額定總電流的比值，再將該比值與每臺發電機的額定電流的乘積作為該臺發電機所需分配的電流值，所需分配的電流值和該臺柴油發電機當時的電流進行比較，根據比較值功率管理系統輸出信號調節柴油機的速度，以此來達到調節各柴油發電機組之間有功功率的平衡。

所述日用變壓器至少為兩臺，每臺日用變壓器配一臺變頻器，每臺變頻器由一個可控整流器和一個逆變器組成，可控整流器具有直流母線電壓控制和無功功率控制的功能，變頻器檢測輸入對應日用變壓器前端的電壓和電流，通過電壓和電流的相位差確定提供日用負荷無功功率的大小，并通過PID調節變頻器輸出的無功功率和日用負荷所需無功功率的平衡。

所述柴油發電機組配置自動電壓調節裝置，根據發柴油電機輸出電流選擇相應勵磁電流來自動調節柴油發電機組，輸出穩定電壓。

所述船舶處于減速時，推進器轉速高于三相交流異步電動機的同步磁場轉速，三相交流異步電動機處于發電狀態，電能將通過變頻器逆變模塊反饋至日用負荷。

本發明的有益效果在于：本發明電力推進船舶交流供電系統，無需移相變壓器可以有效節省機艙空間，可以回饋船舶減速的反饋能量，可以均衡有功和無功功率的分配，簡化了該系統內自動調壓裝置和功率管理系統的功能。

附圖說明

圖1為本發明電力推進船舶交流供電系統圖；

圖2為本發明可控整流器的無功功率控制結構圖；

圖3為本發明電力推進船舶停泊工況交流供電系統圖；

圖4為本發明電力推進船舶減速時能量反饋系統圖；

圖5為阻性負載下發電機調整特性曲線圖。

具體實施方式