CN106985992A - 带有脉冲负载的船舶直流组网电力推进系统及调控方法 - Google Patents

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徐清华
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    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices

Abstract

本发明公开了一种带有脉冲负载的船舶直流组网电力推进系统及调控方法，解决了船舶柴油发电机组设计容量偏大所导致的柴油发电机组效率低的问题。包括第一柴油发电机组（1）通过第一整流变频器（2）与公共直流母线（5）连接，第二柴油发电机组（3）通过第二整流变频器（4）与公共直流母线连接，在公共直流母线上分别连接有主推进电机逆变变频器（6）和侧推进电机逆变变频器（9），在公共直流母线上连接有船舶脉冲负载逆变变频器（17），船舶脉冲负载逆变变频器的输出端通过船舶脉冲负载变压器（13）与船舶脉冲负载（18）连接，在公共直流母线上连接有斩波器（15）和超级电容组（16）。降低发电机组的耗油量，提高了发电机组的效率。

Description

带有脉冲负载的船舶直流组网电力推进系统及调控方法
技术领域
本发明涉及一种船舶直流组网电力推进系统，特别涉及一种适用于带有脉冲负载的船舶直流组网电力推进系统及调控方法。
背景技术
目前，船舶的电力推进系统已开始采用直流组网电力推进系统，该系统是由柴油发电机组、公共直流母线、变频器和推进系统组成。船舶的柴油发电机组不仅要为船舶日用电负载供电，还要为船舶的推进系统供电。对于某些带有脉冲负载的船舶，其作业过程中的用电负荷水平是不稳定的，呈周期或非周期的脉冲变化状态，例如：带有绞车负载的船舶，绞车在提升重物时，其用电需求会迅速增大，在其他运行状态下，其用电负荷相对较低，并处于稳定状态；又如带有钻井作业设备的船舶，钻井作业设备在作业过程中，若突然遇到恶劣工况，其用电需求也会急剧增大，在其他工况下，其用电负荷水平较低，并处于稳定状态。对于此类船舶，是按照最大脉冲负载的用电负荷，来设计船舶的柴油发电机组容量的，并且，此类船舶处于高负荷脉冲状态的时间很短，大部分时间是处于轻载的运行状态下，这就造成船舶柴油发电机组的设计容量偏大，造成燃油使用率低，油耗大和柴油发电机组效率低的问题。
发明内容
本发明提供了一种带有脉冲负载的船舶直流组网电力推进系统及调控方法，解决了带有脉冲负载的船舶柴油发电机组设计容量偏大所导致的柴油发电机组效率低的技术问题。
本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：
一种带有脉冲负载的船舶直流组网电力推进系统，包括第一柴油发电机组，第一柴油发电机组通过第一整流变频器与公共直流母线连接在一起，第二柴油发电机组通过第二整流变频器与公共直流母线连接在一起，在公共直流母线上分别连接有主推进电机逆变变频器和侧推进电机逆变变频器，主推进电机逆变变频器的输出端上连接有主推进电机，在主推进电机的输出轴上连接有主推进器，侧推进电机逆变变频器输出端上连接有侧推进电机，在侧推进电机的输出轴上连接有侧推进器；在公共直流母线上连接有船舶脉冲负载逆变变频器，船舶脉冲负载逆变变频器的输出端通过船舶脉冲负载变压器与船舶脉冲负载连接在一起，在公共直流母线上连接有斩波器，在斩波器的输入端上连接有超级电容组。
一种带有脉冲负载的船舶直流组网电力推进系统的调控方法，包括以下步骤：
第一步、第一柴油发电机组通过第一整流变频器与公共直流母线连接在一起，第二柴油发电机组通过第二整流变频器与公共直流母线连接在一起，在公共直流母线上分别连接主推进电机逆变变频器和侧推进电机逆变变频器，主推进电机逆变变频器的输出端上连接主推进电机，在主推进电机的输出轴上连接主推进器，侧推进电机逆变变频器输出端上连接侧推进电机，在侧推进电机的输出轴上连接侧推进器；在公共直流母线上连接船舶脉冲负载逆变变频器，船舶脉冲负载逆变变频器的输出端通过船舶脉冲负载变压器与船舶脉冲负载连接在一起，在公共直流母线上连接斩波器，在斩波器的输入端上连接超级电容组；
第二步、当船舶脉冲负载处于高负荷脉冲状态，公共直流母线上的电压瞬间下降时，控制斩波器导通，使超级电容组瞬间大功率向公共直流母线放电，从而维持公共直流母线的电压处于稳定状态；
第三步、当船舶脉冲负载处于正常负荷状态时，控制斩波器断开，超级电容组停止放电；
第四步、当船舶脉冲负载的高负荷脉冲状态结束后，控制斩波器导通，公共直流母线给超级电容组充电，为下一次船舶脉冲负载的高负荷脉冲状态的出现做好准备。
本发明的超级电容最大优点在于能够快速地进行充放电，日常维护方便，循环寿命很长,充放电次数可达10万次以上，还可以实现短时间内的大功率输出。当船舶脉冲负载处于高负荷状态时，超级电容可以瞬时放电，向船舶直流母线提供能量，维持脉冲负载的正常作业，使船舶直流组网电力推进系统柴油发电机组可以工作在最佳的功率效率点，降低发电机组的耗油量，提高了发电机组的效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
一种带有脉冲负载的船舶直流组网电力推进系统，包括第一柴油发电机组1，第一柴油发电机组1通过第一整流变频器2与公共直流母线5连接在一起，第二柴油发电机组3通过第二整流变频器4与公共直流母线5连接在一起，在公共直流母线5上分别连接有主推进电机逆变变频器6和侧推进电机逆变变频器9，主推进电机逆变变频器6的输出端上连接有主推进电机7，在主推进电机7的输出轴上连接有主推进器8，侧推进电机逆变变频器9输出端上连接有侧推进电机10，在侧推进电机10的输出轴上连接有侧推进器11；在公共直流母线5上连接有船舶日用负载逆变变频器12，在船舶日用负载逆变变频器12的输出端上连接有变压器13，在变压器13的输出端上连接有船舶日用负载14；在公共直流母线5上连接有船舶脉冲负载逆变变频器17，船舶脉冲负载逆变变频器17的输出端与船舶脉冲负载18连接在一起，在公共直流母线5上连接有斩波器15，在斩波器15的输入端上连接有超级电容组16。
一种带有脉冲负载的船舶直流组网电力推进系统的调控方法，包括以下步骤：
第一步、第一柴油发电机组1通过第一整流变频器2与公共直流母线5连接在一起，第二柴油发电机组3通过第二整流变频器4与公共直流母线5连接在一起，在公共直流母线5上分别连接主推进电机逆变变频器6和侧推进电机逆变变频器9，主推进电机逆变变频器6的输出端上连接主推进电机7，在主推进电机7的输出轴上连接主推进器8，侧推进电机逆变变频器9输出端上连接侧推进电机10，在侧推进电机10的输出轴上连接侧推进器11；在公共直流母线5上连接有船舶日用负载逆变变频器12，在船舶日用负载逆变变频器12的输出端上连接有变压器13，在变压器13的输出端上连接有船舶日用负载14；在公共直流母线5上连接船舶脉冲负载逆变变频器17，船舶脉冲负载逆变变频器17的输出端与船舶脉冲负载18连接在一起，在公共直流母线5上连接斩波器15，在斩波器15的输入端上连接超级电容组16；
第二步、当船舶脉冲负载18处于高负荷脉冲状态，公共直流母线5上的电压瞬间下降时，控制斩波器15导通，使超级电容组16瞬间大功率向公共直流母线5放电，从而维持公共直流母线5的电压处于稳定状态；
第三步、当船舶脉冲负载18处于正常负荷状态时，控制斩波器15断开，超级电容组16停止放电；
第四步、当船舶脉冲负载18的高负荷脉冲状态结束后，控制斩波器15导通，公共直流母线5给超级电容组16充电，为下一次船舶脉冲负载18的高负荷脉冲状态的出现做好准备。

Claims (2)

1.一种带有脉冲负载的船舶直流组网电力推进系统，包括第一柴油发电机组（1），第一柴油发电机组（1）是通过第一整流变频器（2）与公共直流母线（5）连接在一起的，第二柴油发电机组（3）是通过第二整流变频器（4）与公共直流母线（5）连接在一起的，在公共直流母线（5）上分别连接有主推进电机逆变变频器（6）和侧推进电机逆变变频器（9），在主推进电机逆变变频器（6）的输出端上连接有主推进电机（7），在主推进电机（7）的输出轴上连接有主推进器（8），在侧推进电机逆变变频器（9）的输出端上连接有侧推进电机（10），在侧推进电机（10）的输出轴上连接有侧推进器（11）；在公共直流母线（5）上连接有船舶脉冲负载逆变变频器（17），船舶脉冲负载逆变变频器（17）的输出端通过船舶脉冲负载变压器（13）与船舶脉冲负载（18）连接在一起，其特征在于，在公共直流母线（5）上连接有斩波器（15），在斩波器（15）的输入端上连接有超级电容组（16）。
2.一种带有脉冲负载的船舶直流组网电力推进系统的调控方法，包括以下步骤：
第一步、第一柴油发电机组（1）通过第一整流变频器（2）与公共直流母线（5）连接在一起，第二柴油发电机组（3）通过第二整流变频器（4）与公共直流母线（5）连接在一起，在公共直流母线（5）上分别连接主推进电机逆变变频器（6）和侧推进电机逆变变频器（9），主推进电机逆变变频器（6）的输出端上连接主推进电机（7），在主推进电机（7）的输出轴上连接主推进器（8），侧推进电机逆变变频器（9）输出端上连接侧推进电机（10），在侧推进电机（10）的输出轴上连接侧推进器（11）；在公共直流母线（5）上连接船舶脉冲负载逆变变频器（17），船舶脉冲负载逆变变频器（17）的输出端通过船舶脉冲负载变压器（13）与船舶脉冲负载（18）连接在一起，在公共直流母线（5）上连接斩波器（15），在斩波器（15）的输入端上连接超级电容组（16）；
第二步、当船舶脉冲负载（18）处于高负荷脉冲状态，公共直流母线（5）上的电压瞬间下降时，控制斩波器（15）导通，使超级电容组（16）瞬间大功率向公共直流母线（5）放电，从而维持公共直流母线（5）的电压处于稳定状态；
第三步、当船舶脉冲负载（18）处于正常负荷状态时，控制斩波器（15）断开，超级电容组（16）停止放电。
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