一种无人船直流组网电力推进系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种无人船直流组网电力推进系统，所述直流母线变频控制配电系统设备包括2台整流器，连接主柴油发电机组；2台逆变器，连接全回转舵桨电机；1台逆变器，连接艏侧推电机；2台电源逆变器，作为日用配电板电源；2台斩波器，连接磷酸铁锂电池组；1台整流器，连接岸电电源；直流连接母排及其断路器和熔断器；直流母线变频控制配电系统柜体内的控制器。所述直流母线变频控制配电系统包括功率管理系统、推进控制系统和船舶日用电站的控制管理系统。本实用新型专利技术的无人船直流组网电力推进系统，大幅度降低设备占地面积和重量、降低了谐波及谐振风险，提高了对储能设备的技术兼容性、提升了油耗经济性。提升了油耗经济性。提升了油耗经济性。

【技术实现步骤摘要】
一种无人船直流组网电力推进系统


[0001]本技术涉及无人船
，具体涉及一种无人船直流组网电力推进系统。

技术介绍

[0002]迄今为止，综合电力推进系统工程应用经过了三个发展阶段：直流电力推进系统、交流电力推进系统及直流组网电力推进系统。直流组网电力推进系统是下一代电力推进系统的主要形式，目前已在高端船舶广泛推广应用。直流组网电力推进系统中，交流发电机组整流后并入直流电网，直流电网逆变后驱动交流推进电机或者为日用负荷供电。
[0003]随着国际海事组织对船舶节能减排的要求不断提高，加上石油资源逐渐耗尽，对海洋环境保护、船舶建造/运营成本、船舶载货能力等等综合因素考虑，这对船舶提出了更高的要求.将绿色环保的基于直流组网技术的电力推进系统集成到无人船，在节能减排方面提供了新的技术方向和实现手段，是解决这些问题的重要方式。相较于载人船舶，无人艇无需搭载操作人员，具有如下几个方面的优势:1)机动能力强，能覆盖大面积海域2)可长时间工作，需要补给小； 3)对恶劣海洋环境的适应能力强；4)能对海域使用进行24小时动态监视，避免船只、人员频繁出动而浪费经费；5)无需人员保障系统，可搭载更多的任务载荷；6)具备高分辨率影响数据获取能力。但是现在的无人船系统集成度低、电气设备重量大、总体布置难、航速不够、航行能耗大、续航能力差、储能设备接口技术兼容性差等诸多缺点，导致无人船在海洋水面作业受到了较大的限制。

技术实现思路

[0004]本技术提出的一种无人船直流组网电力推进系统，可解决上述技术问题。
[0005]为实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：
[0006]一种无人船直流组网电力推进系统，包括配置两台主柴油发电机组，两组磷酸铁锂电池组，经过直流母线变频控制配电系统在直流母线进行并网，驱动两台全回转舵桨电机、一台艏侧推电机；
[0007]通过变频器控制全回转舵桨电机的转速；
[0008]电机经过轴系将动力传递到舵桨输入轴，通过舵桨内两对螺旋圆锥齿轮、传动轴，驱动桨叶旋转，产生推力，使船舶航行。
[0009]进一步的，所述直流母线变频控制配电系统包括两台整流器，连接主柴油发电机组；
[0010]两台逆变器，连接全回转舵桨电机；一台逆变器，连接艏侧推电机；两台电源逆变器，作为日用配电板电源；两台斩波器，连接磷酸铁锂电池组；一台整流器，连接岸电电源；
[0011]直流连接母排及其断路器和熔断器。
[0012]进一步的，所述直流母线变频控制配电系统还包括柜体内的控制器、主柴油发电机柜、全回转舵桨电机驱动柜、艏侧推电机驱动柜、磷酸铁锂电池组斩波柜以及船舶日用柜中的分布式子控制器。
[0013]进一步的，所述直流母线变频控制配电系统包括功率管理系统、推进控制系统和船舶日用电站的控制管理系统；
[0014]所述功率管理系统，在直流母线变频控制配电系统运行时，所有的柜体通过一个公共的直流母线进行连接，通过功率管理器来管理所有电源系统的运行状态；
[0015]所述推进控制系统，负责接收推进遥控系统的操作指令，通过变频器驱动全回转舵桨电机和艏侧推电机。
[0016]进一步的，所述直流母线变频控制配电系统的柜结构包括控制柜、1#主柴油发电机组整流/磷酸铁锂电池组1斩波柜、1#全回转舵桨电机驱动/1#日用电源驱动柜、交流岸电电源/直流柜/艏侧推电机驱动柜2#主柴油发电机组整流/ 磷酸铁锂电池组2斩波柜、2#全回转舵桨电机驱动/2#日用电源驱动柜。
[0017]进一步的，所述日用电站控制管理系统装置包括AC380V配电板、AC220V 配电板、充放电板、AC220V航行设备分电箱、DC24V助航分电箱、船舶日用变压器；
[0018]所述AC380V配电板用于供给380V日用负载用电；
[0019]所述AC220V配电板用于供给220V负载用电；
[0020]所述充放电板用于供给全船低压设备用电；
[0021]所述AC220V航行设备分电箱用于供给AC220航行设备用电；
[0022]所述DC24V助航分电箱用于供给DC24V助航设备用电；
[0023]所述船舶日用变压器，原边额定电压380V，副边额定电压220V，用于驱动船舶日常供电负载。
[0024]由上述技术方案可知，本技术的无人船直流组网电力推进系统具有以下有益效果：
[0025]本技术同现有技术相比，具有如下优点：
[0026]1.本技术通过采用主柴油发电机和磷酸铁锂电池组的混合电力系统，可以综合利用柴油发电机稳定可靠和磷酸铁锂电池堆启动快、电流大的特点，在船舶工作中根据不同工况来启用不同的电力设备，来达到提高效率和节能减排的目的。
[0027]2.本技术通过采用直流租组网电力推进系统，具有良好的经济性。与同功率的船舶相比，采用电力推进要比柴油机推进耗油减少10％左右，减少船体阻力5％
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10％，提高运输效率15％，航速可提高0.5节。其次直流组网电力推进系统具有调速范围广、驱动力大、易于正反转、体积小、布局灵活、安装方便、便于维修、振动和噪音小等优点。
[0028]3.本技术通过采用全回转推进器，由于在全方向上可以提供无损失矢量推进，因此操纵性更胜一筹。
[0029]4.本技术通过采用直流组网电力推进系统，具有如下显著优势：
[0030]1)设备占地面积和重量大幅度降低，集成度更高，由于省去了配电板和部分变压器，整体系统的体积和重量都大大降低，相对于传统的交流系统组网技术，可以节省30％的体积和40％的重量；
[0031]2)更低的谐波及谐振风险，由于组网采用直流连接，因此在设备的谐波特性不会互相影响，也不会影响全船电网，因此系统在谐波、谐振方面的技术和施工风险都比传统方式明显降低。
[0032]3)电源直流接入更简便，基于电力电子技术，采用直流接入，降低了船用设备的重
量和尺寸，岸电电源可以更为简单地接入直流母线。
[0033]4)直流组网的主柴油发电机可以根据不同的负载条件调整转速，以保证系统工作在最优的能耗曲线上，这样可以提升整体系统的效率，降低能耗和排放。相对于传统的交流系统组网技术，一般认为整体的效率提升可以达到10％甚至更高；
[0034]5)直流组网技术与电池等储能设备具有更好的技术兼容性，设备的接口更简单，相应接口设备体积和重量皆有明显降低；接入形式、主电路、结构设计、核心器件完全相同硬件通过率达到95％。相比起交流组网模式，由于电池同样为直流输出，直流网与电池的接口仅为简单的DC/DC斩波器，可以简单的集成在直流母线变频控制配电系统内，而交流组网模式需要单独的电池的逆变器、相应的变压器、以及配电板中的电池配电屏，方可将电池并入船舶电网。
[0035]5.本技术通过采用设磷酸铁锂电池组，在船舶进、出港及动力定位时，通过电池组提供动力电源，减少尾气排放。
附图说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无人船直流组网电力推进系统，其特征在于：配置两台主柴油发电机组，两组磷酸铁锂电池组，经过直流母线变频控制配电系统在直流母线进行并网，驱动两台全回转舵桨电机、一台艏侧推电机；通过变频器控制全回转舵桨电机的转速；全回转舵桨电机经过轴系将动力传递到舵桨输入轴，通过舵桨内两对螺旋圆锥齿轮、传动轴，驱动桨叶旋转，产生推力，使船舶航行。2.根据权利要求1所述的无人船直流组网电力推进系统，其特征在于：所述直流母线变频控制配电系统包括两台整流器，连接主柴油发电机组；两台逆变器，连接全回转舵桨电机；一台逆变器，连接艏侧推电机；两台电源逆变器，作为日用配电板电源；两台斩波器，连接磷酸铁锂电池组；一台整流器，连接岸电电源；直流连接母排及其断路器和熔断器。3.根据权利要求2所述的无人船直流组网电力推进系统，其特征在于：所述直流母线变频控制配电系统还包括柜体内的控制器、发电柜、全回转舵桨柜、电池斩波柜以及船舶日用柜中的分布式子控制器。4.根据权利要求3所述的无人船直流组网电力推进系统，其特征在于：所述直流母线变频控制配电系统包括功率管理系统、推进控制系统和船舶日用电站的控制管理系统；所述功率管理系统，在直流母线变频控制配电系统运行时，所有的柜体通过一个公共的直流母线进行连接，通过功率管理器来管理所有电源系统的运行状态；所述推进控制系统，负...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨妙，张明辉，舒赛斐，郭金海，李宝安，
申请(专利权)人：北京航空航天大学合肥创新研究院，
类型：新型
国别省市：