[发明专利]功率分流型船舶直流电力推进系统

说明书

本发明涉及一种功率分流型船舶直流电力推进系统。该系统中的每台主发电机有相互独立的多套定子绕组集，每个绕组集与整流器、熔断器连接组成一条独立的支路，最后连接到直流母线上的隔离开关或断路器上；该系统中的主推进电机有相互独立的多套定子绕组集，每个绕组集与逆变器、熔断器连接组成一条独立的支路，最后连接到直流母线上的隔离开关或断路器上。主发电机、主推进电机通过以上多个支路的功率分流，支路电流得以减小，可让系统实现快速的短路故障保护以及可靠的系统完全选择性保护。

技术领域

本发明涉及一种船舶直流电力推进系统，特别涉及一种功率分流型船舶直流电力推进系统。

背景技术

船舶电力推进系统是将船舶的动力系统和电力系统进行整合，使船上的能量统一转化成电能，并提供给全船包括推进器在内的所有设备使用。经过几十年发展，基于交流电网的船舶交流电力推进系统已经广泛应用于各类船舶，特别是在海洋工程船上。

随着节能减排要求不断提升以及技术的进步，近年来，基于直流电网的船舶直流电力推进系统开始重新得到重视。船舶直流电力推进系统由于省去了交流电力推进系统所使用的移相变压器，节省了重量和舱室空间；由于不再受限于交流电网所特有的频率约束，不但可以让发电机组根据负荷运行在高效转速区间，节省了燃油消耗，而且还方便了包括动力电池在内的多种能源接入，进一步提升节能减排效果。基于以上的优势，目前，ABB、SIEMENSE、THE SWITCH为代表的公司均推出了各自的船舶直流电力推进系统方案，船舶直流电力推进系统成为了行业发展的一个重点。

基于交流发电机、交流电机构建的现代船舶直流电力推进系统，在电源侧，通过整流器，将交流发电机发出的交变电流转变为直流，向直流母线供电；在负载侧，通过逆变器，向包括推进电机在内的用电负载供电。由于这些整流器和逆变器采用了大量电力电子器件，因此，需要在极短的时间隔离短路故障；由于船舶安全运行的要求，系统亦需要兼顾选择性保护，最大化地让非故障区域正常运行。

然而，实现船舶直流推进系统的完全选择性保护，始终是目前行业内公认的难点。现行的船舶直流电力推进系统方案里面，多着眼于采用了熔断器以及固态断路器来实现上述的短路故障隔离和系统选择性保护；这些方案，或者不能实现完全的选择性保护，或者成本过高并且系统控制过于复杂。

发明内容

针对现有船舶直流电力推进系统完全选择性保护不足或者成本过高、系统控制过于复杂的问题，本发明提出了一种功率分流型船舶直流电力推进系统，可在快速隔离故障支路的前提下，减小故障影响范围，简单可靠地实现船舶直流电网的完全选择性保护。

本发明的技术方案是：一种功率分流型船舶直流电力推进系统，包括两台或两台以上的主发电机、一台或一台以上的主推进电机、直流母线、整流器、逆变器、熔断器和隔离开关或断路器，其特点是，其中的主发电机为多相多绕组正弦波或矩形波发电机，每台主发电机定子有相互独立的四套或四套以上的、每套由多个不同相绕组构成的绕组集，每套绕组集与整流器、熔断器连接组成一条独立的支路，最后连接到直流母线上的隔离开关或断路器上，并且，其中的主推进电机为多相多绕组正弦波或矩形波电机，每台主推进电机定子有相互独立的两套或两套以上的、每套由多个不同相绕组构成的绕组集，每套绕组集与逆变器、熔断器连接组成一条独立的支路，最后连接到直流母线上的隔离开关或断路器上。

本发明的有益效果在于：本发明提出的功率分流型船舶直流电力推进系统，每台主发电机和每台主推进电机各自通过多个独立的支路与母线连接，每台主发电机所发出的电流以及流入每台主推进电机的电流被分流到多个支路上，支路电流因此相比现有的方案大为减小，使得系统采用简单的熔断器即可快速切断短路故障、最小化故障涉及范围，并且容易实现完全选择性保护，让整个电力系统得以安全可靠地运行。

附图说明

图1是本发明实施例的功率分流型船舶直流电力推进系统单线图；

图2是图1所示的主发电机G1定子绕组集与整流器的连接示意图；