一种混合动力船舶供电控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种混合动力船舶供电控制系统，控制柴油发电机组和可逆轴带发电机，两个电网变送装置分段采集电网电气参数，并将模拟量数据送控制中心；控制中心通过现场总线接收推进控制系统的船舶推进模式以及柴发控制装置、可逆轴发控制装置的电气参数；控制中心将数据通过以太网送入人机界面显示电气参数，人机界面设定运行参数送回控制中心，控制中心输出控制指令到推进控制系统、柴发控制装置和可逆轴发控制装置。实现混合动力船舶四种推进模式下电力系统的自动控制，两种可选的负载分配方式，采用联锁保护装置防止系统误动作，满足现在混合动力船舶供电切换要求，提高船舶运行效率。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种混合动力船舶供电控制系统，控制柴油发电机组和可逆轴带发电机，两个电网变送装置分段采集电网电气参数，并将模拟量数据送控制中心；控制中心通过现场总线接收推进控制系统的船舶推进模式以及柴发控制装置、可逆轴发控制装置的电气参数；控制中心将数据通过以太网送入人机界面显示电气参数，人机界面设定运行参数送回控制中心，控制中心输出控制指令到推进控制系统、柴发控制装置和可逆轴发控制装置。实现混合动力船舶四种推进模式下电力系统的自动控制，两种可选的负载分配方式，采用联锁保护装置防止系统误动作，满足现在混合动力船舶供电切换要求，提高船舶运行效率。【专利说明】一种混合动力船舶供电控制系统
本技术涉及一种船舶电力控制系统，特别涉及一种带有可逆轴带发电机的混合动力船舶供电控制系统。
技术介绍
船舶运行需要推进系统提供动力，推进系统由推进控制系统(不属于本技术涵盖范围)控制；船舶供电需要电力系统提供能源，电力系统由供电控制系统控制。不同动力类型的船舶，其电力系统的发配电设备区别较大，因此供电控制系统的控制设计有很大区别。现有的船舶供电控制系统主要应用于以下动力类型的船舶电力系统控制:1、常规动力船舶:常规动力船舶的航行动力由推进主机驱动，与电力系统无关。柴油发电机组为全船电力系统供电，供电控制系统仅控制柴油发电机组的运行。2、带有轴带发电机的常规动力船舶:带有轴带发电机组的常规动力船舶，航行动力由推进主机驱动，与电力系统无关。电力系统通常由一台由船舶推进主机驱动的轴带发电机和多台柴油发电机组构成，在船舶航行期间，轴带发电机可充分利用推进主机10%?15%的功率储备裕量向全船供电，使推进主机高效率低能耗运行，实现节能。供电控制系统控制轴带发电机和柴油发电机组的运行。3、电力推进船舶:电力推进船舶的电力系统通常由多台柴油发电机组构成，电网经多级变压器供给推进系统，为船舶提供主动力。供电控制系统主要用于控制柴油发电机组的运行。随着技术的发展，带有可逆轴带发电机的混合动力船舶，综合了主机轴带发电和电力推进的优势，通过推进模式的切换改变船舶推进系统和电力系统的运行工况，充分利用系统效率。在船舶不同的推进模式下，可逆轴带发电机分属于推进控制系统或供电控制系统控制。由于在两个控制系统之间需要无缝切换，并需要良好的联锁保护措施防止可逆轴带发电机误动作，因此，带有可逆轴带发电机的混合动力船舶供电控制系统的设计难度比传统船舶提高许多。
技术实现思路
本技术是针对带有可逆轴带发电机的混合动力船舶供电控制系统设计难度大的问题，提出了一种混合动力船舶供电控制系统，满足现在混合动力船舶供电切换要求，提闻船舶运行效率。本技术的技术方案为:一种混合动力船舶供电控制系统，控制柴油发电机组和可逆轴带发电机，包括控制中心、两个电网变送装置、人机界面、联锁保护装置、柴发控制装置、柴发变送装置、柴发同步装置、可逆轴发控制装置、可逆轴发变送装置、可逆轴发测速装置、可逆轴发同步装置，两个电网变送装置分段采集电网电气参数，并将模拟量数据送控制中心；控制中心通过现场总线接收推进控制系统的电气参数；控制中心将数据通过以太网送入人机界面，显示数据，人机界面设定参数送回控制中心；控制中心输出控制指令到推进控制系统、柴发控制装置和可逆轴发控制装置；柴发控制装置通过柴发变送装置采集柴油发电机组电气参数，输出控制信号到柴发同步装置和柴油发电机组配电板的执行机构；可逆轴发控制装置通过可逆轴发变送装置和可逆轴发测速装置采集可逆轴带发电机电气参数，输出控制信号到可逆轴发同步装置和可逆轴带发电机配电板的执行机构；联锁保护装置接收控制中心的控制信号，联锁保护柴发控制装置、控制柴发同步装置、可逆轴发控制装置、可逆轴发同步装置的输出信号。本技术的有益效果在于:本技术混合动力船舶供电控制系统，实现混合动力船舶四种工作模式下电力系统的控制:克服传统意义上的带有轴带发电机的船舶电力系统，轴带发电机与柴油发电机作为电力系统的电源，为全船供电，供电控制系统仅实现“主机推进带可逆轴带发电机发电模式”单一模式的控制，本系统可以实现混合动力船舶“主机单独推进模式”、“主机与可逆轴带发电机联合推进模式”、“可逆轴带发电机单独推进模式”、“主机推进带可逆轴带发电机发电模式”四种工作模式下的电力系统控制；两种可选的负载分配方式:当混合动力船舶工作在“主机推进带可逆轴带发电机发电模式”时，控制中心通过对在网并联运行的可逆轴带发电机与柴油发电机负载的计算，可以实现两种负载分配方式:方式一，按照并联机组的额定容量比例分配负载；方式二，可逆轴带发电机优先分配负载；采用联锁保护装置防止系统误动作:联锁保护装置在以下两种情况下实现信号互锁:互锁同一被控对象的相反动作信号(如升速/降速，升压/降压，合闸/分断，同步/分断等);若工作模式切换到“主机单独推进模式”、“主机与可逆轴带发电机联合推进模式”、或“可逆轴带发电机单独推进模式”时，可逆轴带发电机将不再作为发电机使用，供电控制系统的联锁保护装置将屏蔽对可逆轴带发电机的控制信号；扩展性强:多台柴油发电机组和I台可逆轴带发电机构成的混合动力船舶电力系统，可按照本系统结构进行相应扩展。【专利附图】【附图说明】图1为本技术带有可逆轴带发电机的混合动力船舶供电控制系统电气连接图；图2为本技术带有可逆轴带发电机的混合动力船舶供电控制系统中联锁保护装置电气连接图。【具体实施方式】1、带有可逆轴带发电机的混合动力船舶的四种推进模式在不同的情况下，为了调节混合动力船舶航速，船员在驾控台上可选择相应推进模式按键，并选择合适的车钟速度档位，推进控制系统根据不同的推进模式下的速度档位，控制推进主机或可逆轴带发电机(工作在电动状态)推动螺旋桨。不同的推进模式对应不同的推进功率范围，同样对应不同的航行速度范围。当船舶低速航行或推进主机发生故障时，可选择“可逆轴带发电机单独推进模式”；当船舶巡航时，如航速无要求，可选择“推进主机推进带可逆轴带发电机发电模式”，可逆轴带发电机可充分利用推进主机的功率储备裕量向全船供电，使推进主机高效率低能耗运行，实现节能；当船舶巡航时，如航速较高，多采用“推进主机单独推进模式”；当船舶需要以最高航速航行时，可选择“推进主机与可逆轴带发电机联合推进模式”。这四种推进模式下，可逆轴带发电机的工作状态不同:I)可逆轴带发电机单独推进模式:该模式下，可逆轴带发电机工作在电动状态，推进主机不工作，可逆轴带发电机作为电动机推动螺旋桨。此时，柴油发电机组独立为船舶电力系统供电，可逆轴带发电机作为电力系统的推进负载消耗电网能量。2)推进主机推进带可逆轴带发电机发电模式:该模式下，可逆轴带发电机工作在发电状态，推进主机推动螺旋桨，并带可逆轴带发电机发电。此时，可逆轴带发电机单独或与柴油发电机组联合为船舶电力系统供电。3)推进主机单独推进模式:该模式下，可逆轴带发电机工作在待机状态下，推进主机推动螺旋桨。如果推进主机与可逆轴带发电机之间的齿轮箱脱开，可逆轴带发电机停止运行；如果推进主机与可逆轴带发电机之间的齿轮箱没有脱开，可逆轴带发电机将随推进主机空转。此时，柴油发电机组独立为船舶电力系统供电。4)推进主机与可逆轴带发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合动力船舶供电控制系统，控制柴油发电机组和可逆轴带发电机，其特征在于，包括控制中心、两个电网变送装置、人机界面、联锁保护装置、柴发控制装置、柴发变送装置、柴发同步装置、可逆轴发控制装置、可逆轴发变送装置、可逆轴发测速装置、可逆轴发同步装置，两个电网变送装置分段采集电网电气参数，并将模拟量数据送控制中心；控制中心通过现场总线接收推进控制系统的电气参数；控制中心将数据通过以太网送入人机界面，显示数据，人机界面设定参数送回控制中心；控制中心输出控制指令到推进控制系统、柴发控制装置和可逆轴发控制装置；柴发控制装置通过柴发变送装置采集柴油发电机组电气参数，输出控制信号到柴发同步装置和柴油发电机组配电板的执行机构；可逆轴发控制装置通过可逆轴发变送装置和可逆轴发测速装置采集可逆轴带发电机电气参数，输出控制信号到可逆轴发同步装置和可逆轴带发电机配电板的执行机构；联锁保护装置接收控制中心的控制信号，联锁保护柴发控制装置、控制柴发同步装置、可逆轴发控制装置、可逆轴发同步装置的输出信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，刘莉飞，崔刚，李姗，董继维，张超，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七〇四研究所，
类型：新型
国别省市：上海;31