[發明專利]一種混合動力船舶的模擬實驗裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 202210028473.7
• 申請日: 2022-01-11
• 公開（公告）號: CN114248882A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 鄧翔天;王泉文;何學民;張耿
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B63B71/00
• 分類號: B63B71/00
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 張曉博

本發明屬于模擬實驗設備技術領域，公開了一種混合動力船舶的模擬實驗裝置及其控制方法，包括由永磁同步電動機、永磁同步發電機、雙向功率變換器、模擬負載等組成的電氣系統；本發明利用電氣元件模擬機械原件，電氣耦合模擬機械耦合，具體操作是利用永磁同步電動機、永磁同步發電機和雙向功率變換器來模擬雙燃料主機和離合器，用變換器和模擬負載來模擬螺旋槳，將機械的特性用電氣元件進行模擬。本發明能減少船舶內燃機的燃料損耗和機械齒輪箱帶來的噪音污染，能加綠色環保，能有效地推進新能源船舶的普及和發展；具有靈活的模擬工況；安全、環保、噪音低；運行能耗低、經濟性高的優點。

技術領域

本發明屬于模擬實驗設備技術領域，尤其涉及一種混合動力船舶的模擬實驗裝置及其控制方法。

背景技術

目前，為了響應節能減排的號召，混合動力船舶越來越普及，相比于傳統的使用柴油機推進的船舶，使用油電混合動力系統的混動船舶具有更多的優點特點：1.經濟性，混合動力船舶在運行時可以根據工況調整運行模式，提高動力系統的綜合能效，提高推進效率；2.機動性，油電混合動力系統可以根據船舶所需航速，對柴油機和永磁同步電動機的使用量進行控制，提高動力系統的機動性能；3.安全性，相比于傳統的純柴油機推進的船舶，混合動力船舶具有雙動能，在緊急情況下可以靈活切換，提高安全性；4.環保性，通過電動力參與的動力系統，相比于純柴油機的動力系統，能減少污染物的排放。

保證混合動力船舶的安全航行是必須的，為了使混個動力船舶動力系統的分配更加合理，模擬實驗是必須的。首先，模擬實驗能較好地發現問題，通過模擬實驗校對PTI、PTO和PTH等數據，更加安全可靠。其次，模擬實驗較為靈活，能在一定程度上節省人力物力。最后，模擬實驗更加具有經濟性和環保性，模擬實驗最后所產生的電能又可以利用到整個電網系統中，并且不會產生污染物。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

現有的混合動力船舶的模擬實驗裝置操作復雜，噪聲大。

解決以上問題及缺陷的難度為：

目前的混合動力船舶的模擬實驗裝置還是利用機械齒輪箱，所以固然存在噪音大的問題，并且機械齒輪箱會對輸入電壓和電流有限制，所以連接過程中會使整個裝置更復雜，從而導致操作復雜。

解決以上問題及缺陷的意義為：

實驗更環保，使用電氣耦合模擬機械耦合，利用電器元件組合模仿并代替機械齒輪箱，不僅減少了噪音污染，還使實驗裝置連接更簡潔，方便實驗操作。并且實驗最后所產生的電能又能利用到整個電網系統中，提高環保型。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種混合動力船舶的模擬實驗裝置及其控制方法。

本發明是這樣實現的，一種混合動力船舶的模擬實驗裝置包括：

雙燃料主機模擬模塊，用于通過第一永磁同步電動機模擬雙燃料主機，為螺旋槳提供動力；其中，雙燃料主機模擬模塊在實驗中若單獨作用，則此模式為PTO模式。

推進電機模擬模塊，用于通過第二永磁同步電動機模擬推進電機，為螺旋槳提供動力；其中，推進電機模擬模塊在實驗中若單獨作用，則此模式為PTH模式。

再者，在實驗過程中，雙燃料主機模擬模塊和推進電機模擬模塊同時作用為螺旋槳提供動力，則此模式為PTI模式。并且在實驗過程中根據所需功率不同和運行狀態不同，可及時選擇PTO、PTI或PTH模式。

PTO模式為雙燃料主機模擬模塊單獨運行時的模式，其原理為雙燃料主機模擬模塊單獨提供動力，并由模擬螺旋槳進行能量回收，為儲能電池進行充電，此模式多數運用于系統平穩運行階段。

PTI模式為推進電機模擬模塊單獨運行時的模式，其原理為推進電機模擬模塊單獨提供動力，此時雙燃料主機模擬模塊未工作以達到節約能源的目的，此模式多用于系統開始運行的階段。