带有风能及太阳能发电的船舶直流组网电力推进系统技术方案

本发明专利技术公开了带有风能及太阳能发电的船舶直流组网电力推进系统，解决了船舶新能源与直流组网电力推进系统结合的问题。柴油机发电机组（1）、第二柴油机发电机组（3）分别通过整流器与公共直流母线（5）连接，在公共直流母线（5）上分别连接有主推进电机逆变器（6）和侧推进电机逆变器（9），主推进电机逆变器（6）上连接有主推动电机（7），在主推动电机上连接有主推进器（8），侧推进电机逆变器（9）连接有侧推动电机（10），在公共直流母线上连接有风力发电整流器（15），风力发电整流器是通过风力发电机组控制开关（16）与风力发电机组（17）连接。本发明专利技术将新能源部分取代柴油机的功率供给，达到降低排放和能耗的目的。

【技术实现步骤摘要】
带有风能及太阳能发电的船舶直流组网电力推进系统
本专利技术涉及一种应用于船舶的电气系统，特别涉及一种带有风能及太阳能发电的船舶直流组网电力推进系统。
技术介绍
在工程船舶及一些特种船舶中，推进系统一般是采用柴油机作为原动机，柴油机直接驱动船舶推进器推动船舶运行的，其推进系统是由柴油机、减速器和推进器组成。柴油机的主轴与推进器轴是直接连接在一起的，存在轴系占用空间大，振动噪音强的问题。特别是当船舶负载发生较大变化时，柴油机不能迅速跟随变化，造成柴油机运行工况差，耗油量高的缺陷。这种方案的最大优势是设备成本比较低廉。为了节省船舶轴系布置空间，提高船舶电气驱动响应速度和可操控性，开发出了船舶交流组网电力推进系统，即柴油机带动同步发电机发电，产生的恒频恒压交流电通过交流配电盘进行交流组网，交流组网后的交流电压在经过交-直-交变频器后，驱动船舶推进电动机工作，推进电动机在驱动船舶推进器推动船舶运行。当船舶负载发生变化时，由于同步发电机具有输出同频同压恒定交流电压的特点，只能通过切断或增加同步发电机的方式，来适应负载功率的变化，由于这种切换方式是非线性的，会造成运行的柴油机不能运行在最佳的功率效率点上，存在燃油使用率极其低下的问题。此外，交流组网推进系统的交流配电盘两侧的控制系统是单独设计控制的，存在柴油发电机组的控制与推动系统协的控制割裂，整个系统的集成性较差，设备占地空间大，设备价格高。随着新能源技术的发展，现在的船舶领域新能源技术的应用也越来越广泛，在船舶上太阳能和风能的利用也比较广泛，当阳光充足或者风力充沛的时候，利用新能源发电提供给船舶负载，如何将船舶新能源与直流组网电力推进系统结合，成为船舶推进系统急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种带有风能及太阳能发电的船舶直流组网电力推进系统，解决了船舶新能源与直流组网电力推进系统结合的技术问题。本专利技术是通过以下技术方案解决以上技术问题的：本专利技术的总体构思是：采用公共直流母线系统进行组网，柴油机带动异步发电机发电，产生的交流电通过交-直整流电路后与公共直流母线连接，船舶主推动电机通过逆变器与公共直流母线连接，船舶侧推动电机通过另一个逆变器与公共直流母线连接，实现了船舶负载发生变化时，可线性调整异步发电机的发电功率，使柴油机能工作在最佳的燃油功耗的状态下，并使船舶电网能工作在正常的工作电压下，提高了柴油机的燃烧效率，提高了发电和推动两个环节的集成性和协调性。在船舶高负荷运行状态下，通过船舶已有新能源与直流组网电力推进系统的结合，降低了柴油机的输出功率，达到了节省柴油的目的。一种带有风能及太阳能发电的船舶直流组网电力推进系统，包括第一柴油机发电机组1和第二柴油机发电机组3，第一柴油机发电机组1通过第一整流器2与公共直流母线5连接，第二柴油机发电机组3通过第二整流器4与公共直流母线5连接在一起，在公共直流母线5上分别连接有主推进电机逆变器6和侧推进电机逆变器9，主推进电机逆变器6上连接有主推动电机7，在主推动电机7上连接有主推进器8，侧推进电机逆变器9连接有侧推动电机10，在侧推动电机10上连接有侧推进器11，在公共直流母线5上还连接有船舶日用电源逆变器12，船舶日用电源逆变器12通过变压器13与船舶日用负载14连接；在公共直流母线5上连接有风力发电整流器15，风力发电整流器15通过风力发电机组控制开关16与风力发电机组17连接。在公共直流母线5上连接有斩波器20，斩波器20通过太阳能发电机组控制开关19与太阳能发电机组18连接。本专利技术的优点和效果如下，新能源部分取代柴油机的功率供给，从而达到降低排放和能耗的目的。将新能源供电引入直流组网电力推进系统后，不仅可以促进可再生能源电力设备的应用，降低供电成本，还可以提高直流组网电力推进系统的运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的新能源发电与柴油机发电机组并联放电能量流。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。如图1所示，船舶的第一柴油机发电机组1和第二柴油机发电机组3是由柴油机和发电机构成的，产生的是恒频恒压的交流电，需要经过第一整流器2和第二整流器4将交流电转换成直流电汇集到船舶的直流母线5上，直流母线5的电流要给船舶主推进器8、船舶侧推进器11以及船舶日用负载14进行供电，而船舶的负载均需要稳定、恒频的交流输出，因此直流母线5的直流电压要先经过主推进电机逆变器6、侧推进电机逆变器9以及船舶日用电源逆变器12进行直流-交流的转换，再给主推动电机7、侧推动电机10和日用负载变压器13进行供电。由于风力发电机组17产生的电源是频率和幅度都会变化的交流电，而太阳能发电机组18产生的是幅值变化的直流电，因此风力发电机组17在并入直流组网之前需要先连接到风力发电整流器15，将频率和幅度变化的交流电转为稳定的直流电连接到直流组网的直流母线5上，进而和直流组网发电机组一起为船舶用电负载供电；太阳能发电机组18在并入直流组网之前需要先连接到斩波器20，将幅值变化的直流电转化为稳定的直流电连接到直流组网的直流母线5上，进而和直流组网发电机组一起为船舶用电负载供电。如图2所示，当风能资源充足时,风力发电机组17可以开始发电，其产生的质量不稳定的交流电经过风力发电整流器15转化为恒频恒压的直流电并入船舶直流母线5，与船舶第一柴油机发电机组1和第二柴油机发电机组3为船舶负载并联供电；当太阳能资源充足时，太阳能发电机组18可以开始发电，其产生的质量不稳定的直流电经过斩波器20转化为恒频恒压的直流电并入船舶直流母线5，与船舶第一柴油机发电机组1和第二柴油机发电机组3为船舶负载并联供电。当新能源发电与船舶柴油机发电机组并联为船舶负载供电时，可以根据船舶负载用电负荷适当降低船舶柴油发电机组的转速，从而降低柴油消耗。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带有风能及太阳能发电的船舶直流组网电力推进系统，包括第一柴油机发电机组（1）和第二柴油机发电机组（3），其特征在于，第一柴油机发电机组（1）是通过第一整流器（2）与公共直流母线（5）连接在一起的，第二柴油机发电机组（3）是通过第二整流器（4）与公共直流母线（5）连接在一起的，在公共直流母线（5）上分别连接有主推进电机逆变器（6）和侧推进电机逆变器（9），主推进电机逆变器（6）上连接有主推动电机（7），在主推动电机（7）上连接有主推进器（8），侧推进电机逆变器（9）连接有侧推动电机（10），在侧推动电机（10）上连接有侧推进器（11），在公共直流母线（5）上还连接有船舶日用电源逆变器（12），船舶日用电源逆变器（12）是通过变压器（13）与船舶日用负载（14）连接在一起的；在公共直流母线（5）上连接有风力发电整流器（15），风力发电整流器（15）是通过风力发电机组控制开关（16）与风力发电机组（17）连接在一起的。

【技术特征摘要】
1.一种带有风能及太阳能发电的船舶直流组网电力推进系统，包括第一柴油机发电机组（1）和第二柴油机发电机组（3），其特征在于，第一柴油机发电机组（1）是通过第一整流器（2）与公共直流母线（5）连接在一起的，第二柴油机发电机组（3）是通过第二整流器（4）与公共直流母线（5）连接在一起的，在公共直流母线（5）上分别连接有主推进电机逆变器（6）和侧推进电机逆变器（9），主推进电机逆变器（6）上连接有主推动电机（7），在主推动电机（7）上连接有主推进器（8），侧推进电机逆变器（9）连接有侧推动电机（10），在侧推动电机（10）上连...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵诗逸，乌云翔，兰建军，王晓梅，常国梅，岳凡，武治江，徐清华，陈慧，
申请(专利权)人：山西汾西重工有限责任公司，北京赛思亿电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14