CN111244934A - 带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统及其刹车能量优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统，包括直流母线以及与直流母线相连接的发电模块、推进模块；还包括储能模块，储能模块包括与直流母线通过两根储电电线连接的斩波模块，斩波模块与电感滤波模块相连接，电感滤波模块与其中一根储电电线之间设有通过连接电线设有储电电容，连接电线上设有储电断路器；储电电线上设有连接有储电电压传感器，储电电压传感器与储能控制模块相连接；供电线路上在整流模块与直流母线之间设有主电压传感器，主电压传感器与发电机控制模块相连接，用电线路上在逆变模块与直流母线之间设有直流电压传感器，直流电压传感器与电动机控制模块相连接。本发明还公开了该系统的刹车能量优化方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶直流组网系统，具体来说涉及一种带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统及其刹车能量优化方法。
背景技术
船舶在刹车时，虽然电动机已经停止工作，但是螺旋桨的惯性会带动电动机继续旋转。因此在这一过程中，电动机会产生电能。与此同时，船舶上的柴油发电机并不停止工作且柴油发电机照常输出，因此多余的电能倒灌有可能发生逆功这一现象，从而导致柴油机故障、船舶电力系统瘫痪等严重后果。传统的船舶电力系统在刹车时，一般通过加装消耗设备处理这部分能量，虽然可以避免发生逆功现象，但存在大量能量浪费的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种既能避免逆功又能解决能量浪费问题的带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统，包括直流母线以及与直流母线相连接的发电模块、推进模块；发电模块包括柴油发电机，柴油发电机通过供电线路与直流母线相连接，供电线路上由柴油发电机输出端开始依次设有主断路器、整流模块、熔断器；推进模块包括推进电机，推进电机通用电线路与直流母线相连接，用电线路上由推进电机开始依次设有用电断路器、逆变模块、熔断器；还包括储能模块，储能模块包括与直流母线通过两根储电电线连接的斩波模块，斩波模块与电感滤波模块相连接，电感滤波模块与其中一根储电电线之间设有通过连接电线设有储电电容，连接电线上设有储电断路器，储电电线上设有熔断器；储电电线上设有连接有储电电压传感器，储电电压传感器与储能控制模块相连接；供电线路上在整流模块与直流母线之间设有主电压传感器，主电压传感器与发电机控制模块相连接，用电线路上在逆变模块与直流母线之间设有直流电压传感器，直流电压传感器与电动机控制模块相连接；
作为一种优选的方案，所述用电线路上在逆变模块和用电断路器之间设有交流电压传感器，交流电压传感器与电动机控制模块相连接；
作为一种优选的方案，所述用电线路上在推进电机和用电断路器之间设有交流电流传感器，交流电流传感器与电动机控制模块相连接；
本发明所要解决的另一个技术问题是：提供一种上述带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统的刹车能量优化方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统的刹车能量优化方法，具体如下：
(a).首先对负载电路中各个参数进行预设，并将各个参数输入进控制模块中；参数设置如下：主电压传感器的连接点记为A点，A点采集发电模块直流电压VDC1，储电电压传感器的连接点记为B点，B点采集储能模块直流母线电压VDC2，直流电压传感器的连接点记为C点，C点采集推进模块直流电压VDC3，交流电压传感器的连接点记为D点，D点采集推进器供电电压VAC2，交流电流传感器的连接点记为E点，E点采集推进器供电电流IAC1；
(b).当船舶正常行驶中模块正常运行时，直流侧电压VDC1＝VDC2＝VDC3＝VDC额；在某一时刻，船舶突然刹车，当推进模块中的电动机控制模块接收到刹车指令后，推进模块处的电动机控制模块控制推进模块停止逆变，此时推进电机失去供电且VAC2＝0；螺旋桨旋转的惯性带动推进电机旋转产生的多余电能通过推进模块整流回到直流组网，此时C点采集到的直流电压VDC3>VDC额＝VDC1＝VDC2；在多余电能的输入下，整个直流母线电压VDC额上升；当A、B、C点处的电压传感器检测到的直流电压VDC1＝VDC2＝VDC3＝VDC额'>VDC额时，储能模块中的储电断路器闭合，直流母线的高电压通过斩波模块进行降压并对储能模块的储电电容进行充电，开始对多余能进行储存；当直流母线电压开始下降，A、B、C点处的电压传感器检测到的VDC1＝VDC2＝VDC3＝VDC额时，储能模块中的储能控制模块控制储电断路器断开，系统完成对多余能量利用。
本发明的有益效果是：本带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统在刹车时，通过储能模块储存电能，既能避免逆功又能解决能量浪费问题。
附图说明
图1是本发明直流组网供电系统的结构结构示意图。
图2是带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统的刹车能量优化方法流程图。
图中：1柴油发电机，2主断路器,3整流模块,4熔断器,5主电压传感器,6发电机控制模块,7直流母线,8熔断器,9直流电压传感器,10交流电压传感器,11交流电流传感器,12电动机控制模块,13逆变模块,14用电断路器,15推进电机,16熔断器,17储电电压传感器,18储能控制模块,19斩波模块,20电感滤波模块,21储电断路器,22储电电容。
具体实施方式
下面结合附图，详细描述本发明的具体实施方案。
如图1所示，一种带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统，包括直流母线7以及与直流母线7相连接的发电模块、推进模块；
发电模块包括柴油发电机1，柴油发电机1通过供电线路与直流母线7相连接，供电线路上由柴油发电机1输出端开始依次设有主断路器2、整流模块3、熔断器4；推进模块包括推进电机15，推进电机15通用电线路与直流母线7相连接，用电线路上由推进电机15开始依次设有用电断路器14、逆变模块13、熔断器8；还包括储能模块，储能模块包括与直流母线7通过两根储电电线连接的斩波模块19，斩波模块19与电感滤波模块20相连接，电感滤波模块20与其中一根储电电线之间设有通过连接电线设有储电电容22，连接电线上设有储电断路器21，储电电线上设有熔断器16；
储电电线上设有连接有储电电压传感器17，储电电压传感器17与储能控制模块18相连接；供电线路上在整流模块3与直流母线7之间设有主电压传感器5，主电压传感器5与发电机控制模块6相连接，用电线路上在逆变模块13与直流母线7之间设有直流电压传感器9，直流电压传感器9与电动机控制模块12相连接；
用电线路上在逆变模块13和用电断路器14之间设有交流电压传感器10，交流电压传感器10与电动机控制模块12相连接；用电线路上在推进电机15和用电断路器14之间设有交流电流传感器11，交流电流传感器11与与电动机控制模块12相连接；
如图2所示，该带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统的刹车能量优化方法如下：
(a).首先对负载电路中各个参数进行预设，并将各个参数输入进控制模块中；参数设置如下：主电压传感器5的连接点记为A点，A点采集发电模块直流电压VDC1，储电电压传感器17的连接点记为B点，B点采集储能模块直流母线7电压VDC2，直流电压传感器9的连接点记为C点，C点采集推进模块直流电压VDC3，交流电压传感器10的连接点记为D点，D点采集推进器供电电压VAC2，交流电流传感器11的连接点记为E点，E点采集推进器供电电流IAC1；
(b).当船舶正常行驶中模块正常运行时，直流侧电压VDC1＝VDC2＝VDC3＝VDC额；在某一时刻，船舶突然刹车，当推进模块中的电动机控制模块12接收到刹车指令后，推进模块处的电动机控制模块12控制推进模块停止逆变，此时推进电机15失去供电且VAC2＝0；螺旋桨旋转的惯性带动推进电机15旋转产生的多余电能通过推进模块整流回到直流组网7，此时C点采集到的直流电压VDC3>VDC额＝VDC1＝VDC2；在多余电能的输入下，整个直流母线7电压VDC额上升；当A、B、C点处的电压传感器检测到的直流电压VDC1＝VDC2＝VDC3＝VDC额'>VDC额时，储能模块中的储电断路器闭合，直流母线7的高电压通过斩波模块19进行降压并对储能模块的储电电容22进行充电，开始对多余能进行储存；当直流母线7电压开始下降，A、B、C点处的电压传感器检测到的VDC1＝VDC2＝VDC3＝VDC额时，储能模块中的储能控制模块18控制储电断路器21断开，系统完成对多余能量利用。
上述的实施例仅例示性说明本发明创造的原理及其功效，以及部分运用的实施例，而非用于限制本发明；应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统，包括直流母线以及与直流母线相连接的发电模块、推进模块；发电模块包括柴油发电机，柴油发电机通过供电线路与直流母线相连接，供电线路上由柴油发电机输出端开始依次设有主断路器、整流模块、熔断器；推进模块包括推进电机，推进电机通用电线路与直流母线相连接，用电线路上由推进电机开始依次设有用电断路器、逆变模块、熔断器；其特征在于：还包括储能模块，储能模块包括与直流母线通过两根储电电线连接的斩波模块，斩波模块与电感滤波模块相连接，电感滤波模块与其中一根储电电线之间设有通过连接电线设有储电电容，连接电线上设有储电断路器，储电电线上设有熔断器；储电电线上设有连接有储电电压传感器，储电电压传感器与储能控制模块相连接；供电线路上在整流模块与直流母线之间设有主电压传感器，主电压传感器与发电机控制模块相连接，用电线路上在逆变模块与直流母线之间设有直流电压传感器，直流电压传感器与电动机控制模块相连接。
2.如权利要求1所述的一种带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统，其特征在于：所述用电线路上在逆变模块和用电断路器之间设有交流电压传感器，交流电压传感器与电动机控制模块相连接。
3.如权利要求1所述的一种带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统，其特征在于：所述用电线路上在推进电机和用电断路器之间设有交流电流传感器，交流电流传感器与电动机控制模块相连接。
4.如权利要求1-3中任一项所述的带刹车能量存储装置的船舶直流组网供电系统的刹车能量优化方法，具体如下：
(a).首先对负载电路中各个参数进行预设，并将各个参数输入进控制模块中；参数设置如下：主电压传感器的连接点记为A点，A点采集发电模块直流电压VDC1，储电电压传感器的连接点记为B点，B点采集储能模块直流母线电压VDC2，直流电压传感器的连接点记为C点，C点采集推进模块直流电压VDC3，交流电压传感器的连接点记为D点，D点采集推进器供电电压VAC2，交流电流传感器的连接点记为E点，E点采集推进器供电电流IAC1；
(b).当船舶正常行驶中模块正常运行时，直流侧电压VDC1＝VDC2＝VDC3＝VDC额；在某一时刻，船舶突然刹车，当推进模块中的电动机控制模块接收到刹车指令后，推进模块处的电动机控制模块控制推进模块停止逆变，此时推进电机失去供电且VAC2＝0；螺旋桨旋转的惯性带动推进电机旋转产生的多余电能通过推进模块整流回到直流组网，此时C点采集到的直流电压VDC3>VDC额＝VDC1＝VDC2；在多余电能的输入下，整个直流母线电压VDC额上升；当A、B、C点处的电压传感器检测到的直流电压VDC1＝VDC2＝VDC3＝VDC额'>VDC额时，储能模块中的储电断路器闭合，直流母线的高电压通过斩波模块进行降压并对储能模块的储电电容进行充电，开始对多余能进行储存；当直流母线电压开始下降，A、B、C点处的电压传感器检测到的VDC1＝VDC2＝VDC3＝VDC额时，储能模块中的储能控制模块控制储电断路器断开，系统完成对多余能量利用。
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