[发明专利]一种多功能船舶交流电站综合电力系统试验拓扑和方法

说明书

本发明公开了一种多功能船舶交流电站综合电力系统试验拓扑，包括交流供电电源、交流配电板、弹性联轴器、四象限模拟负载、交流负载和低压交流负载等试验室陪试设备，以及中压供电分系统、电力推进分系统、变电分系统和低压供电分系统等被试系统设备；还公开了其实验方法；通过采用试验室交流配电板中不同开关的分合闸组合实现中压供电分系统、电力推进分系统、变电分系统和低压供电分系统、综合电力推进系统全系统等被试系统不同层次的试验需求。

技术领域

本发明属于船舶综合电力推进系统试验领域，具体涉及一种多功能船舶交流电站综合电力系统试验拓扑，以及其实验方法。

背景技术

船舶推进方式包括机械推进和综合电力推进两种。机械推进是由燃气机、柴油机等原动机通过齿轮箱、轴系直接推动推进器的推进方式。综合电力推进是将传统相互独立的机械推进系统和电力系统以电能的形式合二为一，综合利用船舶电站向全船提供推进动力、辅机和日用电力的一种推进方式。与传统机械推进方式相比，综合电力推进方式主要具有布局灵活、有效利用空间多、操纵灵活、机动性能好、全寿命费用低、维护工作量少、易于获得理想的拖动特性、低振动噪声、环境更舒适等优点，是船舶动力发展的主流趋势之一。

交流供电综合电力推进系统是船舶综合电力推进系统重要的发展方向之一，在船舶应用中越来越广泛。目前，常规船舶综合电力推进系统试验，一般采用水力测功机作为推进电机负载试验方案，是一种典型的能量消耗型试验方案，存在电力推进分系统输出能量无法反馈、难以真实模拟船舶螺旋桨负载特性、不能充分考核综合电力推进系统动态性能指标等缺点。

在一些特殊应用场合，虽然采用了基于齿轮箱升速的回能负载作为推进电机负载来实现电力推进系统输出能量的反馈利用，但依旧存在负载对被试推进电机振动影响大、试验方案功能单一、无法适应不同层次试验需求等缺点，难以全面满足用户使用需求。

发明内容

为克服常规船舶综合电力推进系统试验方案功能单一、无法适应不同层次试验需求、电力推进分系统输出能量无法实现反馈、负载对被试推进电机振动影响大、无法真实模拟船舶螺旋桨负载特性、不能充分考核综合电力推进系统动态性能指标等方面的不足，本发明提供了一种多功能船舶交流电站综合电力系统试验拓扑。

为了实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多功能船舶交流电站综合电力系统试验拓扑，包括试验室陪试设备和被试系统设备；所述的陪试设备包括试验站交流供电电源、试验室交流配电板、弹性联轴器、四象限模拟负载、交流负载和低压交流负载；所述的被试系统设备包括中压供电分系统、电力推进分系统、变电分系统和低压供电分系统；所述的交流配电板通过开关Q6和开关Q7分成三段，所述的中压供电分系统、电力推进分系统、变电分系统分别通过开关Q2、开关Q4和开关Q3连接第一段，所述的交流供电电源和四象限模拟负载分别通过开关Q1和开关Q5连接第二段，所述的交流负载通过开关Q8和开关Q9连接第三段；所述的四象限模拟负载由交流变频调速电机和变频器及其控制装置组成；被试电力推进分系统中的推进电机和交流变频调速电机通过弹性联轴器直接机械耦合联接；所述的低压供电分系统通过低压配电板分别与变电分系统和低压交流负载连接。

本发明还公开了上述试验拓扑结构的实验方法。

所述的电力推进分系统试验采用基于四象限模拟负载的能量回馈试验方案：开关Q1、Q4、Q5、Q6闭合，其余开关断开，即由交流供电电源经交流配电板给电力推进分系统供电，被试电力推进分系统中的推进电机通过弹性联轴器带动四象限模拟负载中的交流变频调速电机经变频器及其控制装置高频整流，实现能量回馈。

当所述的交流供电电源不允许能量反馈时，所述的中压供电分系统试验采用基于交流负载的能量消耗试验方案：开关Q2、Q6、Q7、Q8、Q9闭合，其余开关断开，即由中压供电分系统经交流配电板给交流负载供电，实现能量消耗。