船舶电力推进系统及船舶技术方案

本发明专利技术提供一种船舶电力推进系统和船舶。船舶电力推进系统包括内燃机、发电机、整流桥、逆变器、电容组、变换桥、参数采集器与控制器；内燃机的转速可变；内燃机和发电机连接；整流桥的交流端和发电机连接；逆变器的直流端的正负极和整流桥的直流端的正负极对应连接，逆变器的交流端和船舶的电力推进器连接；变换桥的高压侧和整流桥的直流侧连接，变换桥的低压侧和电容组连接；参数采集器用于检测逆变器直流端的电压和电流，以及电容组的参数；控制器控制变换桥的状态和内燃机的转速，以使得整流桥的直流端的输出功率与电容组的输入/输出功率之和与电力推进器的负载相适应。由此，和发电机并联的电容组承担绝大部分的突变的负载。

Ship electric propulsion system and ship

【技术实现步骤摘要】
船舶电力推进系统及船舶
本专利技术总地涉及船舶领域，且更具体地涉及一种船舶电力推进系统及船舶。
技术介绍
现有技术中，船舶电力推进系统都是内燃机驱动发电机组为系统供电。而海洋环境复杂多变，用于驱动船舶航行的电力推进器的负载是不断变化地。当电力推进器的负载变化时，此时内燃机的转速不能适应负载的变化，内燃机偏离最佳负荷点，内燃机内的燃油不能充分燃烧，燃烧效率大幅度下降，进而产生大量的氮氧化物和硫氧化物。如此不仅增加燃油消耗量，增加运营成本，而且加重对环境的污染。而现有的交流船电系统中的柴发机组无法解决上述问题。为了解决上述问题，将采用变速发电技术的直流配电系统应用于船舶电力推进系统。变速发电技术可以有效利用内燃机的外特性，根据电力推进器的负载实时调整内燃机转速，使内燃机转速和电力推进器的负载相适应，这样内燃机即可工作在最佳负荷点。但是由于内燃机的转速不能突变，当电力推进器的负载发生突变时，调节内燃机的转速的速度相对于负载突变的速度而言太慢。因此依然存在上述的内燃机偏离最佳负荷点的状况。因此，需要提供一种船舶电力推进系统及船舶，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，这将在具体实施例部分中进一步详细说明。本专利技术的
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。为至少部分地解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种船舶电力推进系统，船舶电力推进系统包括：内燃机，内燃机的转速可变；发电机，内燃机和发电机连接，以驱动发电机的转子转动；整流桥，整流桥的交流端和发电机连接，以将发电机的交流电压转换成直流电压；逆变器，逆变器的直流端的正负极和整流桥的直流端的正负极对应连接，逆变器的交流端和船舶的电力推进器连接；多个电容串联和/或并联构成的电容组；变换桥，变换桥的高压侧的正负极和整流桥的直流侧的正负极对应连接，变换桥的低压侧的正负极的和电容组的正负极对应连接，以控制电容组充放电；参数采集器，参数采集器用于检测逆变器直流端的电压和电流，以及电容组的参数；以及控制器，控制器分别连接内燃机、参数采集器与变换桥，控制器根据逆变器直流端的电压和电流，以及电容组的参数控制变换桥的状态和内燃机的转速，以使得整流桥的直流端的输出功率与电容组的输入/输出功率之和与电力推进器的负载相适应。根据本专利技术的船舶电力推进系统，由于电容组具有充放电能力，当船舶电力推进系统的负载小于发电机的输出功率时，发电机提供船舶电力推进系统的负载消耗的同时，还为电容组充电。当船舶电力推进系统的负载大于发电机的输出功率时，电容组通过直流母线放电，此时电容组和发电机共同提供船舶电力推进系统的负载消耗，避免电力推进器的功率不足。即当船舶推进系统的负载发生突变时，绝大部分的突变的负载由电容组承担，从而显著降低船舶推进系统的负载突变对于内燃机运行状态的冲击，在船舶推进系统的负载突变时，降低内燃机的碳烟排放。优选地，参数采集器包括整流桥参数采集器和逆变器参数采集器，整流桥参数采集器用于检测整流桥的电压和电流，逆变器参数采集器用于检测逆变器直流端的电压和电流，控制器根据整流桥的电压和电流控制整流桥的状态。优选地，电容组的参数包括电容组的电压、电流与温度，参数采集器还包括电容组参数采集器，电容组参数采集器用于检测电容组的参数，控制器根据电容组的参数控制电容组的状态，以均衡电容组的每个电容的电压。优选地，船舶电力推进系统还包括均压控制电路，控制器通过均压控制电路控制电容组的状态。优选地，参数采集器还包括变换桥参数采集器，变换桥参数采集器用于检测变换桥的电压和电流，控制器根据变换桥的电压和电流控制变换桥的状态。优选地，船舶电力推进系统还包括显示器，显示器和控制器连接以显示逆变器直流端的电压和电流、电容组的参数。优选地，船舶电力推进系统还包括连接在控制器和参数采集器之间的通讯器，通讯器用于传递控制器和参数采集器之间的信息。优选地，变换桥包括多个相互并联的Buck-Boost电路。优选地，船舶电力推进系统还包括和控制器连接的励磁结构，励磁结构用于调节发电机的输出电压，控制器控制励磁结构的励磁电流。本专利技术还公开了一种船舶，船舶包括电力推进器，以及和电力推进器连接的船舶电力推进系统，船舶电力推进系统为前述的船舶电力推进系统。根据本专利技术的船舶，船舶包括船舶电力推进系统和电力推进器。由于船舶电力推进系统的电容组具有充放电能力，当船舶电力推进系统的负载小于发电机的输出功率时，发电机提供船舶电力推进系统的负载消耗的同时，还为电容组充电。当船舶电力推进系统的负载大于发电机的输出功率时，电容组通过直流母线放电，此时电容组和发电机共同提供船舶电力推进系统的负载消耗，避免电力推进器的功率不足。即当船舶推进系统的负载发生突变时，绝大部分的突变的负载由电容组承担，从而显著降低船舶推进系统的负载突变对于内燃机运行状态的冲击，在船舶推进系统的负载突变时，降低内燃机的碳烟排放。附图说明为了使本专利技术的优点更容易理解，将通过参考在附图中示出的具体实施方式更详细地描述上文简要描述的本专利技术。可以理解这些附图只描绘了本专利技术的典型实施方式，因此不应认为是对其保护范围的限制，通过附图以附加的特性和细节描述和解释本专利技术。图1为根据本专利技术的一个优选实施方式的船舶电力推进系统的示意图；图2为图1的发电机组和整流装置连接至直流母线的示意图；图3为图1的能量存储装置和直流电压变换装置连接至直流母线的示意图；图4为图1的能量存储装置的结构示意图；以及图5为图1的当负载突然增大时，船舶电力推进系统的电容组和发电机的下垂特性曲线的示意图。附图标记说明：110：发电机组111：内燃机112：发电机113：调速器114：励磁结构120：整流装置121：整流桥参数采集器122：整流桥控制器123：整流桥显示器124：整流桥通讯器125：整流桥126：LCL滤波器127：快速熔断器128：直流开关130：直流电压变换装置131：变换桥参数采集器132：变换桥控制器133：变换桥显示器134：变换桥通讯器135：变换桥140：能量存储装置141：电容组参数采集器141a：温度传感器141b：电流传感器141c：电压传感器142：均压控制电路143：电容组显示器144：电容组控制器144a：下层控制器144b：上层控制器145：电容组145a：电容146：通讯总线147：测试总线150：直流母线160：能量管理装置161：逆变器参数采集器162：能量控制器163：能量显示器164：能量通讯器170：逆变器180：电力推进器...

【技术保护点】
1.一种船舶电力推进系统，其特征在于，所述船舶电力推进系统包括：/n内燃机，所述内燃机的转速可变；/n发电机，所述内燃机和所述发电机连接，以驱动所述发电机的转子转动；/n整流桥，所述整流桥的交流端和所述发电机连接，以将所述发电机的交流电压转换成直流电压；/n逆变器，所述逆变器的直流端的正负极和所述整流桥的直流端的正负极对应连接，所述逆变器的交流端和所述船舶的电力推进器连接；/n多个电容串联和/或并联构成的电容组；/n变换桥，所述变换桥的高压侧的正负极和所述整流桥的直流侧的正负极对应连接，所述变换桥的低压侧的正负极的和所述电容组的正负极对应连接，以控制所述电容组充放电；/n参数采集器，所述参数采集器用于检测所述逆变器直流端的电压和电流，以及所述电容组的参数；以及/n控制器，所述控制器分别连接所述内燃机、所述参数采集器与变换桥，所述控制器根据所述逆变器直流端的所述电压和电流，以及电容组的参数控制所述变换桥的状态和所述内燃机的转速，以使得所述整流桥的直流端的输出功率与所述电容组的输入/输出功率之和与所述电力推进器的负载相适应。/n

【技术特征摘要】
1.一种船舶电力推进系统，其特征在于，所述船舶电力推进系统包括：
内燃机，所述内燃机的转速可变；
发电机，所述内燃机和所述发电机连接，以驱动所述发电机的转子转动；
整流桥，所述整流桥的交流端和所述发电机连接，以将所述发电机的交流电压转换成直流电压；
逆变器，所述逆变器的直流端的正负极和所述整流桥的直流端的正负极对应连接，所述逆变器的交流端和所述船舶的电力推进器连接；
多个电容串联和/或并联构成的电容组；
变换桥，所述变换桥的高压侧的正负极和所述整流桥的直流侧的正负极对应连接，所述变换桥的低压侧的正负极的和所述电容组的正负极对应连接，以控制所述电容组充放电；
参数采集器，所述参数采集器用于检测所述逆变器直流端的电压和电流，以及所述电容组的参数；以及
控制器，所述控制器分别连接所述内燃机、所述参数采集器与变换桥，所述控制器根据所述逆变器直流端的所述电压和电流，以及电容组的参数控制所述变换桥的状态和所述内燃机的转速，以使得所述整流桥的直流端的输出功率与所述电容组的输入/输出功率之和与所述电力推进器的负载相适应。


2.根据权利要求1所述的船舶电力推进系统，其特征在于，所述参数采集器包括整流桥参数采集器和逆变器参数采集器，所述整流桥参数采集器用于检测所述整流桥的电压和电流，所述逆变器参数采集器用于检测所述逆变器直流端的电压和电流，所述控制器根据所述整流桥的电压和电流控制所述整流桥的状态。


3.根据权利要求1所述的船舶电力推进系统，其特征在于，所述电容组的参数包括所述电容组的电压、电流与温度，所述参数采集器还包括电容组参数采集器，所述电容组参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄伟，冯玉龙，李骁，周忠凯，王春杰，潘志强，周瑜，周特威，段征，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七一一研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31