大型船用吊舱动力系统综合测试试验台技术方案

本实用新型专利技术公开了一种大型船用吊舱动力系统综合测试试验台，试验台包括变电模块、驱动模块、加载模块，控制与监测台和循环水系统，驱动模块包括第一驱动单元和第二驱动单元，三绕组整流变压器输出端与第一驱动单元输入端相连，第一驱动单元输出端通过开关接线柜与加载模块中被测试的大型船用吊舱电动机相连。驱动单元分别包括变频器、电压互感器、电流互感器和制动电阻柜，控制与监测台包括工控机、PLC控制器、车钟和AVL控制器。循环水系统包括供水单元、冷却单元和循环水池。本实用新型专利技术可实现能量回馈，能量存储和能量再利用三种功能，节能效果显著，提高了大型船用吊舱电动机的试验效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
大型船用吊舱动力系统综合测试试验台


[0001]本技术涉及一种船舶推进系统的试验装置，特别是一种大型船用吊舱电动机(N≥10MW)综合测试试验台，属于船舶电力推进系统


技术介绍

[0002]水上航运包括内河航运、沿海和远洋航运等各个水运领域，承担着全球80％以上的物资运输。随着船舶动力技术的发展，自动化、智能化和低碳化已成为当前发展的热点，综合电力推进系统具有调速范围广，易于正反转、体积小、布局灵活、无有害气体排放等优点，已成为当今船舶先进动力系统的代表。然而，目前大部分船舶电推动力系统主要被国外垄断，或核心装备依赖国外进口，大型船用吊舱电动机缺乏相应的性能测试验证台，即使实现的核心装备的自主研制，依然缺乏试验验证，无法实现产品性能优化和升级，相关技术发展进展缓慢。

技术实现思路

[0003]本技术的目的是提供一种大型船用吊舱动力系统综合测试试验台及试验方法，能实现电压等级从6.6kV、11kV、13.8kV，功率范围在11MW以下的大型船用吊舱电动机的性能测试。
[0004]本技术通过以下技术方案予以实现：
[0005]一种大型船用吊舱动力系统综合测试试验台，包括变电模块、驱动模块、加载模块，控制与监测台和循环水系统，所述变电模块包括两组高压开关，预充磁变压器和三绕组整流变压器，三相电开关控制柜A输出电源依次通过高压开关和预充磁变压器，与三绕组整流变压器的星型绕组输入端相连，三相电开关控制柜B输出电源通过高压开关与三绕组整流变压器三角形绕组输入端相连；
[0006]所述驱动模块包括第一驱动单元和第二驱动单元，三绕组整流变压器输出端与第一驱动单元输入端相连，第一驱动单元输出端通过开关接线柜与加载模块中被测试的大型船用吊舱电动机相连；
[0007]被测试的大型船用吊舱电动机轴通过联轴器与所述加载模块的抱轴发电机第一出轴相连，抱轴发电机第二出轴通过联轴器与水力测功器轴相连，抱轴发电机输出端与第二驱动单元一端连接；第二驱动单元另一端分成三路，第一路直流电通过第一直流开关回馈到第一驱动单元的直流输入端，第二路直流电通过第二直流开关直接输入电池组充电存储能量，第三路为交流电回馈用户使用负载使用；
[0008]所述控制与监测台包括工控机、PLC控制器、车钟和AVL控制器，所述PLC控制器通过以太网与工控机通信，实时反馈给控制与监测试验台相应的电压、电流、转速和功率的性能参数；所述AVL控制器的信号线与水力测功器控制端电连接，控制与监测台的信号线分别与高压开关及抱轴发电机控制端电连接；
[0009]所述循环水系统包括供水单元、冷却单元和循环水池，供水单元水泵进水管和冷
却单元水泵进水管分别通向循环水池，供水单元水泵出水管通过供水单元电磁进水阀与水力测功器的进水端相连，水力测功器的出水端通过供水单元电磁回水阀通向循环水池；冷却单元水泵出水管依次通过第一驱动单元和第二驱动单元后通向循环水池。
[0010]本技术的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。
[0011]进一步的，所述驱动模块的第一驱动单元和第二驱动单元结构相同，分别包括变频器、电压互感器、电流互感器和制动电阻柜，每个变频器输出端分别与对应的电压互感器、电流互感器和制动电阻柜连接，三绕组整流变压器输出端与第一驱动单元的变频器输入端连接，第二驱动单元的电流互感器与被测试的大型吊舱电动机连接；第二驱动单元经变频器逆变后的交流端与用户使用负载连接，第二驱动单元的变频器的第一直流端通过第一直流开关与用于储存反馈电能的电池组连接，第二驱动单元的变频器的第一直流端还通过第二直流开关与第一驱动单元的第二直流端相连，将能量回馈至第一驱动单元的第二直流端；
[0012]所述控制与监测台的信号线分别与对应驱动单元的变频器、电阻柜、电流互感器和电压互感器电连接；
[0013]所述冷却单元出水管依次与第一驱动单元的变频器、第二驱动单元的变频器、第二驱动单元的制动电阻柜、第一驱动单元的制动电阻柜相连后通向循环水池。
[0014]进一步的，所述三绕组整流变压器的容量：11000kVA，3相3线，初级电压：13.8kV或11kV或6.6kV，次级电压：2000V，频率：50Hz/60Hz；所述预充磁变压器的容量：3300kVA。
[0015]进一步的，所述变频器为三电平交直交变频器，额定容量：11MVA，二极管整流，IGBT功率器件，输入电压：2
×
2000V，输出电压：3AC 3000V，输入频率：50/60HZ。
[0016]进一步的，所述制动电阻柜的功率范围：300～500kW，电压范围：500～3000V，额定温升：380℃。
[0017]进一步的，所述电压互感器的精度：0.2级，输出电压≤0.1kV；电流互感器的精度：0.2级，输出电流≤5A。
[0018]本技术的试验台能实现多个电压等级及功率范围在11MW以下的多种船用吊舱电动机的测试，通用性好。本技术采用抱轴发电机加变频器作为能量回收系统，可实现能量回馈，能量存储和能量再利用三种功能，节能效果显著。本技术采用AVL水力测功器控制系统对船用吊舱电动机进行加载来模拟船用吊舱电动机驱动螺旋桨的推进特性，从而最大程度简化了船用吊舱电动机的试验流程，提高了船用吊舱电动机的试验效率。本技术的试验方法确保了被测试船用吊舱电动机及试验台的安全性和可靠性。
[0019]本技术的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。
附图说明
[0020]图1是本技术的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和本技术的实施例对本技术作进一步说明。
[0022]图1中双点划线框表示模块，细实线表示各模块内器件间的强电连接，虚线表示控
制与监测台与各模块内器件间的弱电连接，点划线表示连接水路。
[0023]如图1所示，本技术的大型船用吊舱动力系统综合测试试验台包括变电模块1、驱动模块2、加载模块3，控制与监测台4和循环水系统5，变电模块1包括两组高压开关11，预充磁变压器12和三绕组整流变压器13，三相电开关控制柜A6输出电源依次通过高压开关11和预充磁变压器12，与三绕组整流变压器13的星型绕组131输入端相连，三相电开关控制柜B7输出电源通过高压开关11与三绕组整流变压器三角形绕组132输入端相连。本实施例的高压开关11为VEP系列交流高压固封式真空断路器，型号：VEP
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24/2500A
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30kA。
[0024]三绕组整流变压器13的容量：11000kVA，3相3线，初级电压：13.8kV或11kV或6.6kV，次级电压：2000V，频率：50Hz/60Hz。预充磁变压器12的容量：3300kVA。
[0025]驱动模块2包括第一驱动单元21和第二驱动单元22，驱动模块2的第一驱动单元21本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型船用吊舱动力系统综合测试试验台，其特征在于，包括变电模块、驱动模块、加载模块，控制与监测台和循环水系统，所述变电模块包括两组高压开关，预充磁变压器和三绕组整流变压器，三相电开关控制柜A输出电源依次通过高压开关和预充磁变压器，与三绕组整流变压器的星型绕组输入端相连，三相电开关控制柜B输出电源通过高压开关与三绕组整流变压器三角形绕组输入端电连接；所述驱动模块包括第一驱动单元和第二驱动单元，三绕组整流变压器输出端与第一驱动单元输入端相连，第一驱动单元输出端通过开关接线柜与加载模块中被测试的大型船用吊舱电动机相连；被测试的大型船用吊舱电动机轴通过联轴器与所述加载模块的抱轴发电机第一出轴相连，抱轴发电机第二出轴通过联轴器与水力测功器轴相连，抱轴发电机输出端与第二驱动单元一端连接；第二驱动单元另一端分成三路，第一路直流电通过第一直流开关回馈到第一驱动单元的直流输入端，第二路直流电通过第二直流开关直接输入电池组充电存储能量，第三路交流电回馈用户使用负载使用；所述控制与监测台包括工控机、PLC控制器、车钟和AVL控制器，所述PLC控制器通过以太网与工控机通信，实时反馈给控制与监测试验台相应的电压、电流、转速和功率的性能参数；所述AVL控制器的信号线与水力测功器控制端电连接，控制与监测台的信号线分别与高压开关及抱轴发电机控制端电连接；所述循环水系统包括供水单元、冷却单元和循环水池，供水单元水泵进水管和冷却单元水泵进水管分别通向循环水池，供水单元水泵出水管通过供水单元电磁进水阀与水力测功器的进水端相连，水力测功器的出水端通过供水单元电磁回水阀通向循环水池；冷却单元水泵出水管依次通过第一驱动单元和第二驱动单元后通向循环水池。2.如权利要求1所述的大型船用吊舱动力系统综合测试试验台，其特征在于，所述驱动模块的第一驱动单元和第二驱动单元结构相同，分别包括变频器、电...

【专利技术属性】
技术研发人员：张占虎，黄汉龙，靖海国，贾炜，
申请(专利权)人：中船动力镇江有限公司，
类型：新型
国别省市：