[发明专利]电力推进船舶交流供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种船舶电力系统，特别涉及一种电力推进船舶交流供电系统。

背景技术

随着电力推进系统在工程船、科考船、海洋平台及混合动力船舶上的大量应用，实践充分证明了电力推进船舶优良的控制性能、低噪声、机舱布置灵活和经济性好的特点，但是也存在一些如下所诉的需要改进的问题。

由于电力推进船舶需要考虑控制谐波的问题，目前主要采用多相二极管整流的方式的变频器为推进系统提供能量，但是这个方案必须要相应的移相变压器，比如有两个主推进器就意味着多两个相应容量的移相变压器，增加了对机舱空间的需求。另外，船舶推进器在减速时将产生反馈电能，二极管整流形式的变频器需要制动斩波器和制动电阻来消耗此电能。

此外，船舶推进系统不工作的情况下，往往负荷比较小，一般船东会考虑使用一台容量较小的辅发电机组来匹配这个容量。故存在大容量柴油发电机组和小容量柴油发电机组并联的情况，对有功和无功均衡提出了更高的要求。中国船级社规范针对上述情况，在其规范中指出，不同功率的柴油发电机组并联运行情况下，各机组所承担的有功功率与总负载按机组定额比例分配值之差应小于最大机组的功率功率的±15%，无功功率则相应为±10%。如果能解决有功和无功均衡分配的问题，不仅能确保单台柴油发电机组的可靠运行，而且能增加整个电力推进系统的稳定性。

发明内容

本发明是针对船舶推进系统供电存在的问题，提出了一种电力推进船舶交流供电系统，可以省去移相变压器来节约机舱空间、可以有效解决系统有功和无功均衡分配的问题、船舶减速时的反馈能量可以有效利用。

本发明的技术方案为：一种电力推进船舶交流供电系统，由柴油发电机组、配电板、推进系统和日用变压器组成，柴油发电机组包括数台主柴油发电机组和1台辅柴油发电机组，配电板按母排个数分成区域，各个区域由母联开关连接，正常运行时母联开关处于闭合状态，柴油发电机组输出接在各个母排上，配电板配置功率管理系统，推进系统由具有无功功率补偿功能的变频器、三相交流异步电动机及推进器依次连接组成，日用变压器为船上除推进系统外的日用负荷供电，柴油发电机组提供推进系统和日用负荷的有功功率负荷，推进系统中的变频器提供日用负荷的无功功率负荷。

所述配电板功率管理系统分配功率是通过计算某一时刻在网所需柴油发电机总电流与在网所有柴油发电机额定总电流的比值，再将该比值与每台发电机的额定电流的乘积作为该台发电机所需分配的电流值，所需分配的电流值和该台柴油发电机当时的电流进行比较，根据比较值功率管理系统输出信号调节柴油机的速度，以此来达到调节各柴油发电机组之间有功功率的平衡。

所述日用变压器至少为两台，每台日用变压器配一台变频器，每台变频器由一个可控整流器和一个逆变器组成，可控整流器具有直流母线电压控制和无功功率控制的功能，变频器检测输入对应日用变压器前端的电压和电流，通过电压和电流的相位差确定提供日用负荷无功功率的大小，并通过PID调节变频器输出的无功功率和日用负荷所需无功功率的平衡。

所述柴油发电机组配置自动电压调节装置，根据发柴油电机输出电流选择相应励磁电流来自动调节柴油发电机组，输出稳定电压。

所述船舶处于减速时，推进器转速高于三相交流异步电动机的同步磁场转速，三相交流异步电动机处于发电状态，电能将通过变频器逆变模块反馈至日用负荷。

本发明的有益效果在于：本发明电力推进船舶交流供电系统，无需移相变压器可以有效节省机舱空间，可以回馈船舶减速的反馈能量，可以均衡有功和无功功率的分配，简化了该系统内自动调压装置和功率管理系统的功能。

附图说明

图1为本发明电力推进船舶交流供电系统图；

图2为本发明可控整流器的无功功率控制结构图；

图3为本发明电力推进船舶停泊工况交流供电系统图；

图4为本发明电力推进船舶减速时能量反馈系统图；

图5为阻性负载下发电机调整特性曲线图。

具体实施方式