基于定距桨的柴电混合动力系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种基于定距桨的柴电混合动力系统，柴电混合动力系统包括柴油机、发电机、离合器、可逆电机、变频器、定距桨和控制装置，其中，定距桨与可逆电机连接，柴油机经由离合器与可逆电机连接，发电机经由变频器与可逆电机连接，控制装置构造为使得柴电混合动力系统在柴油机单独推进模式、发电机单独推进模式、柴油机和发电机并车推进模式以及可逆电机发电模式中切换。根据本实用新型专利技术的基于定距桨的柴电混合动力系统，能够根据船舶不同的运行工况设置不同的运行模式，十分适合拖轮、拖网渔船等具有轻载和重载两种模式的船舶，可实现降低推进主机装机功率、节能环保、经济性好、机动性好。

【技术实现步骤摘要】
基于定距桨的柴电混合动力系统
本技术涉及机械领域，尤其涉及一种基于定距桨的柴电混合动力系统。
技术介绍
混合动力是一种新型的船舶动力推进形式，它将机械(柴油机)推进和电力(发电机)推进有机结合，根据不同工况，适时切换柴油机和可逆电机驱动螺旋桨，或者两者同时驱动螺旋桨。目前，国内少数船舶已开始采用柴电混合动力系统，如粤海火车渡轮、5000吨公务船、金枪鱼延绳钓船、浙江海洋大学科考船等。但这些船舶大部分采用调距桨，其中柴油机和电机并车功能的柴电混合动力系统都是基于调距桨。国外公司，如瓦锡兰、曼恩、西门子、罗尔斯-罗伊斯、卡特彼勒等都有较成熟的船舶柴电混合动力装置解决方案，并已得到较多应用，但限于商业秘密，国外未见公开发表的相关技术文献，仅见各大公司描述性介绍资料。同样柴油机和电机并车功能的柴电混合动力系统都是基于调距桨。调距桨的桨叶可转动，即螺距可调，可以实现转速恒定，通过改变螺距改变螺旋桨吸收功率大小。而定距桨的螺距固定，需要通过改变转速改变螺旋桨吸收功率。虽然在现有船舶中已经实现了混合动力，但是该混合动力系统仅适用于调距桨，而对于定距桨不能适用。因此，需要提供一种基于定距桨的柴电混合动力系统，以至少部分地解决上面提到的问题。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。为了至少部分地解决上述问题，本技术公开了一种基于定距桨的柴电混合动力系统，其特征在于，所述柴电混合动力系统包括柴油机、发电机、离合器、可逆电机、变频器、定距桨和控制装置，其中，所述定距桨与所述可逆电机连接，所述柴油机经由所述离合器与所述可逆电机连接，所述发电机经由所述变频器与所述可逆电机连接，所述控制装置构造为使得所述柴电混合动力系统在柴油机单独推进模式、发电机单独推进模式、柴油机和发电机并车推进模式以及可逆电机发电模式中切换。根据本技术的基于定距桨的柴电混合动力系统，能够根据船舶不同的运行工况设置不同的运行模式，十分适合拖轮、拖网渔船等具有轻载和重载两种模式的船舶，可实现降低推进主机装机功率、节能环保、经济性好、机动性好。通过合理配置柴油机、可逆电机及发电机的功率，能够在经济航行时，由可逆电机替代船舶发电机发电，降低油耗，改善排放；在船舶高速航行时，采用柴油机直接推进；在低速航行时，通过船舶发电机供电直接驱动可逆电机运行在电动模式，实现船舶电力推进航行，可降低油耗，并且提高动力系统的冗余度；在船舶重载作业工况下，可逆电机由船舶发电机供电工作在PTI模式和推进柴油机并联运行，共同驱动同一轴系螺旋桨，提升驱动轴系的输出功率，进而提高船舶动力系统的机动性。可选地，所述定距桨具有减速齿轮。可选地，所述柴油机通过联轴器与所述离合器连接。可选地，所述柴油机与所述可逆电机同轴设置。可选地，所述可逆电机经由轴系与所述定距桨连接。可选地，在所述柴油机单独推进模式中，所述柴油机工作并驱动所述定距桨，所述发电机不驱动所述定距桨。可选地，在所述发电机单独推进模式中，所述发电机发电并经由所述变频器和所述可逆电机驱动所述定距桨，所述柴油机不驱动所述定距桨。可选地，在所述柴油机和发电机并车推进模式中，所述柴油机工作并驱动所述定距桨，所述发电机发电并经由所述变频器和所述可逆电机驱动所述定距桨。可选地，在所述可逆电机发电模式中，所述柴油机工作并驱动所述可逆电机以产生电能。可选地，所述定距桨为具有伞齿轮的定距舵桨。附图说明本技术实施方式的下列附图在此作为本技术的一部分用于理解本技术。附图中示出了本技术的实施方式及其描述，用来解释本技术的原理。在附图中，图1为根据本技术的一种优选实施方式的基于定距桨的柴电混合动力系统的系统框图，其示出了柴油机单独推进模式的系统框图；图2为发电机单独推进模式的系统框图；图3为柴油机和发电机并车推进模式的系统框图；以及图4为可逆电机发电模式的系统框图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本技术实施方式可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本技术实施方式发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。为了彻底了解本技术实施方式，将在下列的描述中提出详细的结构。显然，本技术实施方式的施行并不限定于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本技术的较佳实施方式详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本技术还可以具有其他实施方式。如图1所示，根据本技术的基于定距桨的柴电混合动力系统的包括柴油机10、发电机20、离合器30、可逆电机40、变频器50、定距桨60和控制装置。定距桨60与可逆电机40连接，并在可逆电机40的驱动下可以旋转。定距桨60是螺距固定的螺旋桨，使用广泛，可通过改变转速实现调节吸收功率。可选地，可逆电机40经由轴系与定距桨60连接。柴油机10经由离合器30与可逆电机40连接。例如，柴油机10可通过高弹性联轴器(未示出)与离合器30连接，而柴油机10可与可逆电机40同轴设置，无齿轮箱连接。换句话说，柴油机10不经由齿轮箱减速。发电机20经由变频器50与可逆电机40连接，进一步，发电机20的数量可以根据需要设置，多个或例如图1中示出的两个发电机20可并联至汇流排(配电装置)。汇流排电连接至变频器50，变频器50电连接至可逆电机40。变频器50可以实现可逆电机40转速的控制，从而进行功率控制。变频器50可以调节可逆电机40和柴油机10的功率分配，从而实现可逆电机40和柴油机10的并车运行。控制装置构造为使得柴电混合动力系统在柴油机单独推进模式、发电机单独推进模式(PTH，PowerTakemeHome)、柴油机和发电机并车推进模式(PTI，PowerTakeIn)以及可逆电机发电模式(PTO，PowerTakeOff)中切换。现将分别讨论基于定距桨60的柴电混合动力系统的推进模式：柴油机单独推进模式如图1所示，其示出了基于定距桨60的柴电混合动力系统的柴油机单独推进模式的系统框图，图1中所示出的箭头方向表示功率输出流向。在柴油机单独推进模式中，柴油机10工作并经由离合器30驱动可逆电机40，并进一步驱动定距桨60旋转。发电机20不驱动定距桨60。例如在船舶中低载荷拖带作业情况下，可采用柴油机单独推进。发电机单独推进模式(PTH)如图2所示，其示出了基于定距桨60的柴电混合动力系统的发电机单独推进模式的系统框图，与图1相似，图2中所示出的箭头方向表示功率输出流向。在发电机单独推进模式中，发电机20发电并经由变频器50和可逆电机40驱动定距桨60，柴油机10不驱动定距桨60。电机推进模式主要用于船舶输出小推力(例如在船舶低速自由航行时)或柴油机10故障的情况下，发电机20组将电能通过汇流排70、变频器50和可逆电机40后驱动定距桨60。由于定距桨60的螺距不可调，因此与传统的使用变距桨的方案相比，无法通过调节螺距来控制推力大小。本实施方式通过变频器50变频控制可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于定距桨的柴电混合动力系统，其特征在于，所述柴电混合动力系统包括柴油机、发电机、离合器、可逆电机、变频器、定距桨和控制装置，其中，所述定距桨与所述可逆电机连接，所述柴油机经由所述离合器与所述可逆电机连接，所述发电机经由所述变频器与所述可逆电机连接，所述控制装置构造为使得所述柴电混合动力系统在柴油机单独推进模式、发电机单独推进模式、柴油机和发电机并车推进模式以及可逆电机发电模式中切换。

【技术特征摘要】
1.一种基于定距桨的柴电混合动力系统，其特征在于，所述柴电混合动力系统包括柴油机、发电机、离合器、可逆电机、变频器、定距桨和控制装置，其中，所述定距桨与所述可逆电机连接，所述柴油机经由所述离合器与所述可逆电机连接，所述发电机经由所述变频器与所述可逆电机连接，所述控制装置构造为使得所述柴电混合动力系统在柴油机单独推进模式、发电机单独推进模式、柴油机和发电机并车推进模式以及可逆电机发电模式中切换。2.根据权利要求1所述的柴电混合动力系统，其特征在于，所述定距桨具有减速齿轮。3.根据权利要求1所述的柴电混合动力系统，其特征在于，所述柴油机通过联轴器与所述离合器连接。4.根据权利要求1所述的柴电混合动力系统，其特征在于，所述柴油机与所述可逆电机同轴设置。5.根据权利要求1所述的柴电混合动力系统，其特征在于，所述可逆电机经由轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：周庆波，张慧，何斌，戴强，邱爱华，谭琨，刘佳彬，周晓洁，郭丰泽，赵同宾，孟嗣斐，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，上海齐耀系统工程有限公司，上海港复兴船务公司，
类型：新型
国别省市：上海,31