一种纯电池动力船舶电力系统及控制方法技术方案

本发明专利技术提供了一种纯电池动力船舶电力系统。本发明专利技术的另一个技术方案是提供了一种上述系统的控制方法。本发明专利技术提供的系统配置有数组电池组及高压盒、2套主推进逆变器及电机、2套日用逆变器、1套侧推进逆变器及电机、1套空调逆变器及电机、1个固态断路器、2个岸电接口箱和1套综合控制系统。电池组采用三电平架构为主推进逆变器和电机供电，直流母线中间配置三相直流固态断路器，日用逆变器采用并网运行的模式，采用岸电直流充电系统直接给电池组充电的方法，并配置了综合控制系统。该系统降低了推进电机的振动和噪声，提高了主要设备的能量密度，减低系统的成本和空间排布，增加了系统的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种纯电池动力船舶电力系统及控制方法
本专利技术涉及一种纯电池动力船舶电力系统及控制方法，特别涉及一种纯电池动力船舶电力系统及控制方法。
技术介绍
近年来随着技术的进步以及对船舶动力系统提出更高的要求，柴电电力推进作为特种船舶的动力方式已经得到了普遍的认可。随着国家将对船舶污染物排放进行大力度的控制，以及电池技术的进步和价格的下降，电池电力推进系统作为清洁的动力系统的代表被广泛的提及，其满足“零排放”、“低噪音”的同时会进一步降低运行成本，是未来中小型内河船舶的动力首选。目前已有的纯电池动力船舶电力系统，普遍采用600V～750VDC两电平直流母线，通过逆变器为380VAC主推进电机和日用负载提供电能。但是随着推进功率变大，380VAC级推进逆变器及电机的振动和噪声偏大，能量密度偏低，需要配套更多电缆以满足其较大的载流量要求。目前已有的纯电池动力船舶电力系统，普遍采用熔断器作为直流母线短路的保护设备，熔断器保护具有选择性保护设计难度高和可靠性差等特点，无法满足全工况下的选择性保护需求。目前已有的纯电池动力船舶电力系统，日本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纯电池动力船舶电力系统，其特征在于，包括电池系统、直流母线、两套主推进逆变器、两套日用逆变器、一套侧推进逆变器、一套空调逆变器、一个固态断路器、两个岸电接口箱和一套综合控制系统，N＝2n，n≥1，电池系统包括N组电池组及与电池组对应设置的高压盒，其中：/n直流母线采用-600VDC、0VDC和+600VDC三电平架构，由综合控制系统控制分闸及合闸的固态断路器将直流母线分为左直流母线和右直流母线；/nN组电池组分为由n组电池组组成的左电池组以及由剩余n组电池组组成的右电池组，左电池组中的每组电池组通过高压盒给左直流母线提供直流电能，右电池组中的每组电池组通过高压盒给右直流母线提供直流电能...

【技术特征摘要】
1.一种纯电池动力船舶电力系统，其特征在于，包括电池系统、直流母线、两套主推进逆变器、两套日用逆变器、一套侧推进逆变器、一套空调逆变器、一个固态断路器、两个岸电接口箱和一套综合控制系统，N＝2n，n≥1，电池系统包括N组电池组及与电池组对应设置的高压盒，其中：
直流母线采用-600VDC、0VDC和+600VDC三电平架构，由综合控制系统控制分闸及合闸的固态断路器将直流母线分为左直流母线和右直流母线；
N组电池组分为由n组电池组组成的左电池组以及由剩余n组电池组组成的右电池组，左电池组中的每组电池组通过高压盒给左直流母线提供直流电能，右电池组中的每组电池组通过高压盒给右直流母线提供直流电能；
两个岸电接口箱分别为左电池组及右电池组提供岸电充电接口；
通过左直流母线的三电平架构和右直流母线的三电平架构分别将直流电能传输至两套主推进逆变器，两套主推进逆变器分别连接各自的主推进电机，由两套主推进电机驱动两套主推进螺旋桨；
通过左直流母线的-600VDC和0VDC或者0VDC和+600VDC的二电平架构和右直流母线的-600VDC和0VDC或者0VDC和+600VDC的二电平架构分别将直流电能传输至两套日用逆变器，直流电能通过日用逆变器为日用负载提供电能；
通过左直流母线的-600VDC和0VDC或者0VDC和+600VDC的二电平架构或右直流母线的-600VDC和0VDC或者0VDC和+600VDC的二电平架构将直流电能传输至侧推进逆变器，侧推进逆变器连接侧推进电机，由侧推进电机驱动侧推进螺旋桨；
通过左直流母线的-600VDC和0VDC或者0VDC和+600VDC的二电平架构或右直流母线的-600VDC和0VDC或者0VDC和+600VDC的二电平架构将直流电能传输至空调逆变器，直流电能通过空调逆变器为变频空调提供动力；
主推进逆变器、日用逆变器、侧推进逆变器、空调逆变器及固态断路器均由综合控制系统控制。


2.如权利要求1所述的一种纯电池动力船舶电力系统，其特征在于，所述固态断路器采用三相全控型直流固态断路器；
当所述纯电池动力船舶正常运行时，所述固态断路器合闸将左直流母线与右直流母线连接；
当左直流母线或右直流母线发生故障时，所述固态断路器在短时间内断开，左直流母线与右直流母线分开运行。


3.如权利要求1所述的一种纯电池动力船舶电力系统，其特征在于，所述高压盒内设有由电池管理系统控制的高压控制回路。


4.如权利要求3所述的一种纯电池动力船舶电力系统，其特征在于，所述综合控制系统与所述主推进逆变器、日用逆变器、侧推进逆变器、空调逆变器之间采用Profibus现场总线进行通讯；所述综合控制系统与所述电池管理系统之间采用RS485通讯接口和Modbus-RTU通讯协议；所述综合控制系统和岸电直流充电系统采用CAN2.0B通讯协议。


5.如权利要求4所述的一种纯电池动力船舶电力系统，其特征在于，所述综合控制系统配置有人机界面，该人机界面可以显示所述主推进逆变器、日用逆变器、侧推进逆变器、空调逆变器、主推进电机、日用电机、侧推进电机、空调电机、电池组、固态断路器、岸电直流充电系统的状态和报警信息。


6.如权利要求1所述的一种纯电池动力船舶电力系统，其特征在于，当所述电池系统正常运行时，所述主推进逆变器通过前置接触器连接三电平...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡斌，赵张飞，曾志林，付文秀，徐亚东，王刚毅，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零四研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31