一种混合动力船舶电力推进系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种混合动力船舶电力推进系统，包括了构成一次电网的岸电接入系统和混合电源系统、电源切换系统、构成二次电网的电力推进系统以及构成三次电网的其它用电负荷系统；所述混合电源系统包括相互连接的动力电池主电源和柴电机组辅助电源，混合电源系统与岸电接入系统连接，所述电力推进系统与其它用电负荷系统通过电源切换系统与混合电源系统连接。船舶靠泊停航时，由岸电对动力电池进行充电，储存电能；正常航行时，由动力电池对电力推进系统供电；航行中一旦动力电池的储能用尽或发生故障，则辅助柴电机组自动起动投入运行，维持船舶航行；在应急状态下，动力电池与柴电机组联合为电力推进系统供电，以保证船舶的航行安全。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及船舶电力推进系统
，特别是涉及一种混合供电的船舶电力推进系统。技术背景 电力推进系统是一种先进的船舶推进方式。这种推进方式能够提高船舶的技术经济性能，具有操纵性能好，降低船舶的废气排放、减少船舶的燃料能源消耗等节能环保的特点，同时可以获得较好的动力特性。中国专利201010300192. χ公开了一种包括柴油机-发电机组(简称柴电机组，以下均采用此简称)、配电系统、推进电动机及推进器的电力推进系统；中国专利200810034693.0公开了一种电力推进船舶的控制装置及其控制方法。上述专利中，其电力推进船舶的主动力电源均为常规的柴电机组。柴电机组长期恒速运行在高负荷率状态下，可以避免其在低速或怠速推进工况时的高耗油与冒黑烟现象。但是在本质上，这种柴电机组供电的电力推进系统只能有限降低但不能根本消除船舶的废气排放。为了实现电力推进船舶的废气零排放，发展以清洁能源为主动力电源的绿色船舶。中国专利200710036259. 1公开了一种基于超级电容混合动力的船舶电力推进系统，其供电系统包括与推进控制系统相连的超级电容组以及电池堆；中国专利200820155772. 2 公开了一种用于船舶电力推进系统的供电系统，其供电系统包括与推进控制系统相连的超级电容组以及电池堆。上述专利中以蓄电池和超级电容作为船舶电力推进系统的主动力电源，取消了常规的柴电机组，使得船舶自身可实现废气的零排放。但是，作为船舶主电源的超级电容和蓄电池需经岸上充电储能，在航行中一旦超级电容和蓄电池的储能用尽或自身发生故障，则会导致船舶失去动力，造成严重的船舶航行安全事故；其次，船舶正常航行中一般不会产生可回收的电力推进系统的制动动能，因此超级电容在系统中的意义并不大。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的缺陷而提出的一种适用于内河中小型船舶的，以动力电池作为电力推进系统的主电源、以柴电机组作为辅助电源的混合供电模式的船舶电力推进系统。船舶靠泊停航时，由岸电对动力电池进行充电，储存电能；正常航行时，由动力电池对电力推进系统供电；航行中一旦动力电池的储能用尽或发生故障，则辅助柴电机组自动起动投入运行，继续为电力推进系统供电，维持船舶航行；在应急状态下，动力电池与柴电机组联合为电力推进系统供电，以保证船舶的航行安全。本技术所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现一种混合动力船舶电力推进系统，整个系统包括了构成一次电网的岸电接入系统和混合电源系统、电源切换系统、构成二次电网的电力推进系统以及构成三次电网的其它用电负荷系统；所述混合电源系统包括相互连接的动力电池主电源和柴电机组辅助电源， 混合电源系统与岸电接入系统连接，所述电力推进系统与其它用电负荷系统通过电源切换系统与混合电源系统连接。所述动力电池主电源包括依次连接的动力电池组、充电控制器和充电开关，所述柴电机组辅助电源包括连接的柴电机组和合闸/分断主开关；所述岸电接入系统包括连接的岸电接电箱和岸电接入主开关，所述岸电接入主开关与充电开关连接，所述充电开关与合闸/分断主开关连接，并最终连接电源切换系统。所述电源切换系统包括依次连接的柴电机组电源变换开关、电源变换器、柴电机组供电主开关以及连接的电源变换器、动力电池供电主开关，所述柴电机组电源变换开关连接混合电源系统的充电开关和合闸/分断主开关，所述电源变换器与动力电池组连接， 所述柴电机组供电主开关与动力电池供电主开关连接，并最终连接电力推进系统与其它用电负荷系统。所述电力推进系统包括两组或一组依次连接的推进电动机及其推进器、推进电动机调速控制器和推进电动机负荷开关，所述两个或一个推进电动机负荷开关与电源切换系统连接。本技术提出的以动力电池为主电源，辅以柴电机组混合供电方式推进船舶的推进系统，可实现船舶废气、废水零排放，同时产生较显著的节能、节支效果。而且动力电池与柴电机组的混合供电方式又保证了船舶的航行安全，提高了船舶的续航性能。附图说明图1为本专利技术系统组成结构图。图2为本专利技术岸电供电状态图示。图3为本专利技术动力电池供电状态图示。图4为本专利技术柴电机组供电状态图示。图5为本专利技术动力电池与柴电机组联合供电状态图示。具体实施方式为了使本技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本技术。(1)动力电池混合供电的电力推进系统的组成结构如图1所示，动力电池混合供电的船舶电力推进系统在电路结构上主要由供电系统的一次电网111、电力推进负荷的二次电网211和其它用电负荷的三次电网311组成；包括了岸电接入系统411、混合电源系统511、电源切换系统611、电力推进系统711以及其它用电负荷系统811。根据船舶电力推进系统的设计和配置的具体要求，一次电网111和二次电网211可以是交流电网也可以是直流电网，三次电网311 —般为交流电网。岸电接入系统411通过岸电接电箱1和岸电接入主开关2接入岸电。当充电开关 7合闸时，可为船舶靠泊状态下的动力电池组5充电储能。混合电源系统511由动力电池组5、充电控制器6和充电开关7组成动力电池主电源，以及由柴电机组4和合闸/分断主开关3组成柴电机组辅助电源。正常航行时，由动力电池组5为电力推进系统711和其它用电负荷系统811供电。当动力电池组5的储能用完或发生故障时，可改由柴电机组4供电，以保证船舶的航行安全。电源切换系统611由柴电机组电源变换开关8、电源变换器9、柴电机组供电主开关10，以及电源变换器11、动力电池供电主开关12组成。 电力推进系统711由电力推进电动机及其推进器17和18、推进电动机的调速控制器13和15、推进电动机负荷开关14和16组成，调速控制器13和15可根据航行时的推进控制要求分别对推进电动机17和18实施调速控制。上述这种组成结构是左右舷双推进系统结构，而在单推进系统情况下，电路结构可简化为单一系统。其它用电负荷系统811包括了除电力推进负荷以外的船舶用电负荷。(2)系统运行状态动力电池混合供电的船舶电力推进系统，其运行状态有四种①停航时岸电供电状态，②航行时动力电池供电状态，③航行时柴电机组供电状态，④航行时动力电池与柴电机组联合供电状态。①停航时岸电供电状态船舶靠泊停航后，利用码头岸电对动力电池组充电储能，使船舶在下一次开航时具备充足的电能。岸电供电状态如图2所示。岸电接电箱1连接岸电接插座，岸电主开关 2合闸，动力电池充电开关7合闸，通过充电控制器6，为船舶靠泊状态下的动力电池组5充电储能。充电控制器6实时检测动力电池组的储能量，当电池组5的储能量低于一规定阈值(如50%额定容量)时，进行恒流充电控制；而当电池组5的储能量高于一规定阈值(如 85%额定容量)时，进行恒压充电控制。充电控制器6带有控制指示屏可供操作。②航行时动力电池供电状态船舶航行时，由动力电池组5对二次电网211实施供电。动力电池供电状态如图 3所示。主开关12合闸而10分断，由动力电池组5通过电源变换器11向二次电网211供电。电力推进系统的负荷开关14和16合闸，根据电力推进控制要求，通过调速控制器13 和15分别对推进电动机17和18实施调速控制。 ③航行时柴电机组供电状态船舶航行时本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种混合动力船舶电力推进系统，其特征在于，整个系统包括了构成一次电网的岸电接入系统和混合电源系统、电源切换系统、构成二次电网的电力推进系统以及构成三次电网的其它用电负荷系统；所述混合电源系统包括相互连接的动力电池主电源和柴电机组辅助电源，混合电源系统与岸电接入系统连接，所述电力推进系统与其它用电负荷系统通过电源切换系统与混合电源系统连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：顾伟，康伟，周贤文，黄西霞，徐斌，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：实用新型
国别省市：31