本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于船舶的電氣系統(tǒng)，特別涉及一種帶有風(fēng)能及太陽(yáng)能發(fā)電的船舶直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在工程船舶及一些特種船舶中，推進(jìn)系統(tǒng)一般是采用柴油機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，柴油機(jī)直接驅(qū)動(dòng)船舶推進(jìn)器推動(dòng)船舶運(yùn)行的，其推進(jìn)系統(tǒng)是由柴油機(jī)、減速器和推進(jìn)器組成。柴油機(jī)的主軸與推進(jìn)器軸是直接連接在一起的，存在軸系占用空間大，振動(dòng)噪音強(qiáng)的問(wèn)題。特別是當(dāng)船舶負(fù)載發(fā)生較大變化時(shí)，柴油機(jī)不能迅速跟隨變化，造成柴油機(jī)運(yùn)行工況差，耗油量高的缺陷。這種方案的最大優(yōu)勢(shì)是設(shè)備成本比較低廉。 為了節(jié)省船舶軸系布置空間，提高船舶電氣驅(qū)動(dòng)響應(yīng)速度和可操控性，開(kāi)發(fā)出了船舶交流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)，即柴油機(jī)帶動(dòng)同步發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的恒頻恒壓交流電通過(guò)交流配電盤進(jìn)行交流組網(wǎng)，交流組網(wǎng)后的交流電壓在經(jīng)過(guò)交-直-交變頻器后，驅(qū)動(dòng)船舶推進(jìn)電動(dòng)機(jī)工作，推進(jìn)電動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)船舶推進(jìn)器推動(dòng)船舶運(yùn)行。當(dāng)船舶負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，由于同步發(fā)電機(jī)具有輸出同頻同壓恒定交流電壓的特點(diǎn)，只能通過(guò)切斷或增加同步發(fā)電機(jī)的方式，來(lái)適應(yīng)負(fù)載功率的變化，由于這種切換方式是非線性的，會(huì)造成運(yùn)行的柴油機(jī)不能運(yùn)行在最佳的功率效率點(diǎn)上，存在燃油使用率極其低下的問(wèn)題。此外，交流組網(wǎng)推進(jìn)系統(tǒng)的交流配電盤兩側(cè)的控制系統(tǒng)是單獨(dú)設(shè)計(jì)控制的，存在柴油發(fā)電機(jī)組的控制與推動(dòng)系統(tǒng)協(xié)的控制割裂，整個(gè)系統(tǒng)的集成性較差，設(shè)備占地空間大，設(shè)備價(jià)格高。隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的船舶領(lǐng)域新能源技術(shù)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，在船舶上太陽(yáng)能和風(fēng)能的利用也比較廣泛，當(dāng)陽(yáng)光充足或者風(fēng)力充沛的時(shí)候，利用新能源發(fā)電提供給船舶負(fù)載，如何將船舶新能源與直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)合，成為船舶推進(jìn)系統(tǒng)急需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種帶有風(fēng)能及太陽(yáng)能發(fā)電的船舶直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)，解決了船舶新能源與直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)結(jié)合的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問(wèn)題的：

本發(fā)明的總體構(gòu)思是：采用公共直流母線系統(tǒng)進(jìn)行組網(wǎng)，柴油機(jī)帶動(dòng)異步發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的交流電通過(guò)交-直整流電路后與公共直流母線連接，船舶主推動(dòng)電機(jī)通過(guò)逆變器與公共直流母線連接，船舶側(cè)推動(dòng)電機(jī)通過(guò)另一個(gè)逆變器與公共直流母線連接，實(shí)現(xiàn)了船舶負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，可線性調(diào)整異步發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率，使柴油機(jī)能工作在最佳的燃油功耗的狀態(tài)下，并使船舶電網(wǎng)能工作在正常的工作電壓下，提高了柴油機(jī)的燃燒效率，提高了發(fā)電和推動(dòng)兩個(gè)環(huán)節(jié)的集成性和協(xié)調(diào)性。在船舶高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)下，通過(guò)船舶已有新能源與直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)合，降低了柴油機(jī)的輸出功率，達(dá)到了節(jié)省柴油的目的。

一種帶有風(fēng)能及太陽(yáng)能發(fā)電的船舶直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)，包括第一柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組1和第二柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組3，第一柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組1通過(guò)第一整流器2與公共直流母線5連接，第二柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組3通過(guò)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(jìn)電機(jī)逆變器6和側(cè)推進(jìn)電機(jī)逆變器9，主推進(jìn)電機(jī)逆變器6上連接有主推動(dòng)電機(jī)7，在主推動(dòng)電機(jī)7上連接有主推進(jìn)器8，側(cè)推進(jìn)電機(jī)逆變器9連接有側(cè)推動(dòng)電機(jī)10，在側(cè)推動(dòng)電機(jī)10上連接有側(cè)推進(jìn)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(guò)變壓器13與船舶日用負(fù)載14連接；在公共直流母線5上連接有風(fēng)力發(fā)電整流器15，風(fēng)力發(fā)電整流器15通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組控制開(kāi)關(guān)16與風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(guò)太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組控制開(kāi)關(guān)19與太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組18連接。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和效果如下，新能源部分取代柴油機(jī)的功率供給，從而達(dá)到降低排放和能耗的目的。將新能源供電引入直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)后，不僅可以促進(jìn)可再生能源電力設(shè)備的應(yīng)用，降低供電成本，還可以提高直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的新能源發(fā)電與柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組并聯(lián)放電能量流。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

如圖1所示，船舶的第一柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組1和第二柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組3是由柴油機(jī)和發(fā)電機(jī)構(gòu)成的，產(chǎn)生的是恒頻恒壓的交流電，需要經(jīng)過(guò)第一整流器2和第二整流器4將交流電轉(zhuǎn)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(jìn)器8、船舶側(cè)推進(jìn)器11以及船舶日用負(fù)載14進(jìn)行供電，而船舶的負(fù)載均需要穩(wěn)定、恒頻的交流輸出，因此直流母線5的直流電壓要先經(jīng)過(guò)主推進(jìn)電機(jī)逆變器6、側(cè)推進(jìn)電機(jī)逆變器9以及船舶日用電源逆變器12進(jìn)行直流-交流的轉(zhuǎn)換，再給主推動(dòng)電機(jī)7、側(cè)推動(dòng)電機(jī)10和日用負(fù)載變壓器13進(jìn)行供電。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組17產(chǎn)生的電源是頻率和幅度都會(huì)變化的交流電，而太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組18產(chǎn)生的是幅值變化的直流電，因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)組17在并入直流組網(wǎng)之前需要先連接到風(fēng)力發(fā)電整流器15，將頻率和幅度變化的交流電轉(zhuǎn)為穩(wěn)定的直流電連接到直流組網(wǎng)的直流母線5上，進(jìn)而和直流組網(wǎng)發(fā)電機(jī)組一起為船舶用電負(fù)載供電；太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組18在并入直流組網(wǎng)之前需要先連接到斬波器20，將幅值變化的直流電轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的直流電連接到直流組網(wǎng)的直流母線5上，進(jìn)而和直流組網(wǎng)發(fā)電機(jī)組一起為船舶用電負(fù)載供電。

如圖2所示，當(dāng)風(fēng)能資源充足時(shí),風(fēng)力發(fā)電機(jī)組17可以開(kāi)始發(fā)電，其產(chǎn)生的質(zhì)量不穩(wěn)定的交流電經(jīng)過(guò)風(fēng)力發(fā)電整流器15轉(zhuǎn)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(jī)發(fā)電機(jī)組1和第二柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組3為船舶負(fù)載并聯(lián)供電；當(dāng)太陽(yáng)能資源充足時(shí)，太陽(yáng)能發(fā)電機(jī)組18可以開(kāi)始發(fā)電，其產(chǎn)生的質(zhì)量不穩(wěn)定的直流電經(jīng)過(guò)斬波器20轉(zhuǎn)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(jī)發(fā)電機(jī)組1和第二柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組3為船舶負(fù)載并聯(lián)供電。當(dāng)新能源發(fā)電與船舶柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組并聯(lián)為船舶負(fù)載供電時(shí)，可以根據(jù)船舶負(fù)載用電負(fù)荷適當(dāng)降低船舶柴油發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速，從而降低柴油消耗。