[发明专利]船舶电池电力推进系统及其控制方法

说明书

本发明涉及一种船舶电池电力推进系统及其控制方法，每个电池组、每个岸电和每个主推进电机均被分配接到分配电板上的4个接触器，4个接触器的4副触点一端连接后与对应的电池组、岸电或主推进电机连接，4个接触器的4副触点的另一端分别对应接一个变频器一端，变频器的另一端接直流母线，两个主推进电机电力供电直流母线通过1个固态断路器连接。通过分配电板中分组接触器控制，在充电和放电的工况下切换使用变频器，省去原先每个电池组对应的DC/DC变换器和两个岸电可控整流器，变频器数量节约三分二左右，大幅减低系统的成本的空间排布。并使用综合控制系统来进行能量管理、推进控制和全船监测，进一步提高了能量管理的效率。

技术领域

本发明涉及一种船舶电气及动力技术，特别涉及一种船舶电池电力推进系统及其控制方法。

背景技术

近年来随着技术的进步，以及人们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出，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。

目前针对电池电力推进系统的研发相对较少，大容量电池系统成组之后的充放电一致性效果有待进一步的观察，目前电池技术偏向于将大容量电池系统分割成若干个容量在100～300kWh不等的电池组，每个电池组通过1个DCDC换流器进行充放电控制，这样可以保证电池组之间电池芯的一致性较高，电池的安全可以进一步提高。

以常规内河游览船电池电力推进系统如图1为例，为了满足船舶一天约6～8小时船舶航行时间，需要配置约2400kWh电池作为动力，则需要配置12个专用的DC/DC变换器对电池进行充放电控制，以及2个岸电接入专用的可控整流器，12组电池组平分为2组动力，每组动力带一个岸电和一个主推进电机，两组动力通过固态断路器连接成一个直流母线，每组电池组通过各自对应的DC/DC变换器接直流母线，一个主推进电机通过对应的推进变频器接直流母线，一个岸电通过对应的岸电变频器接直流母线。

发明内容

本发明是针对现在电池电力推进系统大容量电池系统分组后每组电池需配置一个DC/DC变换器和专门的岸电接入用可控整流器导致系统成本高的问题，提出了一种船舶电池电力推进系统及其控制方法，通过分配电板中接触器选择切换的形式，只用若干个变频器即可达到电池电力系统供电正常工作的要求。并使用综合控制系统来进行能量管理、推进控制和全船监测的功能，进一步提升了能量管理的效率，推进控制的响应和全船的自动化水平。

本发明的技术方案为：一种船舶电池电力推进系统，包括数组电池组、两个主推进电机、2个岸电接口、1套分配电板、4个变频器、1个固态断路器和1套综合控制模块；船舶行驶时，电池组在综合控制模块控制下给两个主推进电机供电，船舶靠岸时，在综合控制模块控制下通过2个岸电接口将岸电引入给各个电池组充电；每个电池组、每个岸电和每个主推进电机均被分配接到分配电板上的4个接触器，4个接触器的4副触点一端连接后与对应的电池组、岸电或主推进电机连接，4个接触器的4副触点的另一端分别对应接一个变频器一端，变频器的另一端接直流母线，两个主推进电机电力供电直流母线通过1个固态断路器连接。

所述电池组通过接触器接入变频器时，变频器将直流变直流接直流母线，电池组内配置三相滤波器，接触器接于变频器和滤波器中间，滤波器和电池组正极连接，负极和直流母线负极相连接。

所述主推进电机通过接触器接入变频器时，变频器将直流母线上直流变交流，综合控制模块采用闭环矢量控制，对推进器的转速和转矩进行控制。

所述岸电接口通过接触器接入变频器时，变频器将交流变直流接直流母线，岸电接口与变频器之间配置LCL滤波器，变频器采用直流电流控制原理，功率因数超过0.99。