CN109229326A - 一种渔船混合动力系统和推进方法 - Google Patents

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程卫东
姜泽冠
徐龙堂
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Abstract

本发明公开了一种渔船混合动力系统和推进方法，涉及动力系统技术领域，包括发电机组、整流器、充电机、蓄电池组。电源切换开关、电机控制器及推进电机；整流器的输入端连接发电机组，整流器的输出端连接充电机的输入端；充电机的输出端连接蓄电池组的充电端；电源切换开关的一侧连接电机控制器的输入端，另一侧分别连接整流器的直流侧与蓄电池组的放电端；电机控制器的输出端连接推进电机；本发明采用发电机组和蓄电池组的混合动力系统，正常运行时，通过蓄电池组对推进系统提供充足可靠的直流电源；当出现故障时，发电机组直接向推进电机供电，发电机组的输出功率较低，仅能维持渔船的基本运行要求，但能提高渔船运行的可靠性。

Description

一种渔船混合动力系统和推进方法
技术领域
本发明涉及动力系统技术领域，具体为一种渔船混合动力系统和推进方法。
背景技术
我国拥有107万艘渔船，其中近海小型渔船近40万艘，仅辽宁省就有海洋渔船近3.9万艘，其中60马力以下的小型渔船约1.8万艘。目前，近海小型渔船普遍采用传统舷外挂机作为推进系统，油耗高、航速慢、污染重，安全性差，造成城市沿岸海域油污严重，海产品品质严重下降
发明内容
本发明的目的在于提供一种渔船混合动力系统和推进方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种渔船混合动力系统，包括发电机组、整流器、充电机、蓄电池组。电源切换开关、电机控制器及推进电机；
所述整流器的输入端连接所述发电机组，所述整流器的输出端连接所述充电机的输入端；所述充电机的输出端连接所述蓄电池组的充电端；
所述电源切换开关的一侧连接所述电机控制器的输入端，另一侧分别连接所述整流器的直流侧与所述蓄电池组的放电端；
所述电机控制器的输出端连接所述推进电机。
进一步的，所述电源切换开关包括两个开关，所述两个开关的一侧相互连接，并连接所述电机控制器的输入端；其中一个所述开关的另一端连接所述整流器的输出端。其中另一个所述开关的另一端连接所述蓄电池组的放电端。
进一步的，所述渔船混合动力系统还包括岸电输入插座，所述岸电输入插座连接所述整流器的输入端。
进一步的，所述发电机组选用液化天然气发电机组或者液化石油气发电机组等新能源发电机组。
进一步的，所述推进电机选用双电枢永磁，或双电枢感应式异步推进电机。
进一步的，所述渔船混合动力系统还包括电池管理系统，所述中央控制器及所述驾驶台；所述电池管理系统连接所述蓄电池组；所述中央控制器连接所述发电机组、所述充电机、所述电池管理系统及所述电机控制器，获取并控制系统各处的工作状态；所述驾驶台连接所述中央控制器。
本发明还提出了一种渔船混合动力推进方法，使用权利要求1所述的渔船混合动力系统向渔船提供动力；
在渔船运行及停泊时，所述发电机组以较小的功率持续向蓄电池组充电；
渔船正常运行时，所述电源切换开关使所述电机控制器的输入端连通所述蓄电池组的放电端，使所述蓄电池组以较大的功率放出储存的电能向所述推进电机供电；
渔船发生故障时，所述电源切换开关使所述电机控制器的输入端连通所述整流器的直流侧，使所述发电机组以较小的功率直接向所述推进电机供电，以维持渔船的基本运行要求。
进一步的，在渔船靠港时利用地面电网电源对所述蓄电池组进行夜间充电。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.采用发电机组和蓄电池组的混合动力系统，正常运行时，通过蓄电池组对推进系统提供充足可靠的直流电源；当出现故障时，发电机组直接向推进电机供电，发电机组的输出功率较低，仅能维持渔船的基本运行要求，但能提高渔船运行的可靠性。
2.采用液化天然气发电机组或液化石油气发电机组等新能源发电机组，燃料加注方便，安全性好，同时使污染降低。
3.整流器的输入端设置有岸电输入插座，可在渔船靠港时利用地面电网电源夜间充电，以尽量减少油耗，提高运营效益。
附图说明
图1是本发明渔船混合动力系统的电路结构图。
附图标记中：1-岸电输入插座；2-驾驶台。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提出了一种渔船混合动力系统，包括发电机组LPG、岸电输入插座1、整流器ZL、充电机CDJ、蓄电池组XDC、电源切换开关KM、电机控制器U、推进电机M、电池管理系统BMS、中央控制器CCU和驾控台2。
整流器ZL的输入端连接发电机组LPG和岸电输入插座1，岸电输入插座1用于连接地面电网。整流器ZL的输出端连接充电机CDJ的输入端，整流器ZL将来自发电机组LPG和岸电输入插座1的三相交流电转化成直流电，以满足充电机对输入电压的要求。充电机CDJ的输出端连接蓄电池组XDC的充电端，充电机CDJ将来自整流器ZL的固定直流电转换为输出电压、电流可调的直流电，并根据蓄电池组XDC的荷电状态及充电特性曲线完成蓄电池组的充电。在渔船航行过程及渔船停泊时，发电机组LPG持续对蓄电池组XDC充电，而蓄电池组XDC放电的功率较发电机组LPG的放电功率更高，因此蓄电池组XDC可以在较短时间内将储存的电能放出，在需要开启推动电机M使渔船前进时，蓄电池组可以完全满足推进电机M正常运转所需的功率。并且由于发电机组LPG以小功率持续向蓄电池组XDC充电，在渔船的推进电机M不需要工作时，发电机组LPG产生的电能由蓄电池组XDC储存，减少了电能的浪费。
发电机组LPG选用液化天然气发电机组或者液化石油气发电机组等新能源发电机组，燃料加注方便，安全性好，同时使污染降低。同时由于设置有岸电输入插座1，可在渔船靠港时利用地面电网电源对蓄电池组XDC进行夜间充电，以尽量减少油耗，提高运营效益.
电源切换开关KM有两个开关构成，两个开关的一端相互连接，并连接电机控制器U的输入端，其中一个开关的另一端连接蓄电池组XDC的放电端，其中另一个开关的另一端连接整流器ZL的输出端。电机控制器U的输出端连接电机M。通过操作电源切换开关KM的两个开关，即可改变向电机M供电的对象，正常工作时，操作电源切换开关KM，开通其中一个开关，使电机控制器U的输入端连通蓄电池组XDC的放电端，蓄电池组XDC向电机M提供充足可靠的直流电；当出现故障或蓄电池组XDC的电能耗尽时，操作电源切换开关KM，使另一个开关开通，端机控制器U的输入端改为连通整流器ZL的输出端，发电机组LPG直接向电机U供电，虽然发电机组LPG输出的功率较低，约为蓄电池组XDC输出功率的1/2-1/3，但能够满足渔船基本运行要求，增强渔船运行的可靠性。电机M选用双电枢永磁推进电机或者双电枢感应式异步推进电机，具有两套独立布置的绕子绕组，电气上相当于两台电机独立运行，具有结构紧凑、高效节能、可靠性高、易于维护的特点，其中一套绕组故障时仍可保障50％的推进输出功率，为渔船安全到港、及时维护提供了方便。由于电机M为双电枢，因此设置有两个电机控制器U，电机控制器U将来自电源切换开关KM的直流电转化为频率、电压可调的交流电，驱动推进电机变频调速从而实现渔船机动运行，两个电机控制器U分别控制推进电机M的两套绕组。
电池管理系统BMS连接蓄电池组XDC，用于监控蓄电池组的工作状态。中央控制器CCU连接发电机组LPG、充电机CDJ、电池管理系统XDC及电机控制器U，对动力系统的整体运行状态进行监视，并自动控制发电机组LPG和充电机CDJ，根据蓄电池组XDC的荷电状态改变充电机CDJ的输出电压。电流，使其满足蓄电池组XDC的充电特性曲线。同时中央控制器CCU连接驾驶台2，操作者可以通过驾驶台2观察渔船的整体运行状态，也能通过操作驾驶台2操作中央控制器CCU，控制电机控制器U的输出电压、电流，从而改变推进电机M的转速，调节渔船的航行速度。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种渔船混合动力系统，其特征在于，包括发电机组、整流器、充电机、蓄电池组。电源切换开关、电机控制器及推进电机；
所述整流器的输入端连接所述发电机组，所述整流器的输出端连接所述充电机的输入端；所述充电机的输出端连接所述蓄电池组的充电端；
所述电源切换开关的一侧连接所述电机控制器的输入端，另一侧分别连接所述整流器的直流侧与所述蓄电池组的放电端；
所述电机控制器的输出端连接所述推进电机。
2.根据权利要求1所述的一种渔船混合动力系统，其特征在于，所述电源切换开关包括两个开关，所述两个开关的一侧相互连接，并连接所述电机控制器的输入端；其中一个所述开关的另一端连接所述整流器的输出端。其中另一个所述开关的另一端连接所述蓄电池组的放电端。
3.根据权利要求1所述的一种渔船混合动力系统，其特征在于，还包括岸电输入插座，所述岸电输入插座连接所述整流器的输入端。
4.根据权利要求1所述的一种渔船混合动力系统，其特征在于，所述发电机组选用液化天然气发电机组或者液化石油气发电机组等新能源发电机组。
5.根据权利要求1所述的一种渔船混合动力系统，其特征在于，所述推进电机选用双电枢永磁，或双电枢感应式异步推进电机。
6.根据权利要求1所述的一种渔船混合动力系统，其特征在于，还包括电池管理系统，所述中央控制器及所述驾驶台；所述电池管理系统连接所述蓄电池组；所述中央控制器连接所述发电机组、所述充电机、所述电池管理系统及所述电机控制器，获取并控制系统各处的工作状态；所述驾驶台连接所述中央控制器。
7.一种渔船混合动力推进方法，其特征在于，使用权利要求1所述的渔船混合动力系统向渔船提供动力；
在渔船运行及停泊时，所述发电机组以较小的功率持续向蓄电池组充电；
渔船正常运行时，所述电源切换开关使所述电机控制器的输入端连通所述蓄电池组的放电端，使所述蓄电池组以较大的功率放出储存的电能向所述推进电机供电；
渔船发生故障时，所述电源切换开关使所述电机控制器的输入端连通所述整流器的直流侧，使所述发电机组以较小的功率直接向所述推进电机供电，以维持渔船的基本运行要求。
8.根据权利要求7所述的一种渔船混合动力推进方法，其特征在于，在渔船靠港时利用地面电网电源对所述蓄电池组进行夜间充电。
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