CN210653602U - 一种船舶及其电力推进系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电力推进系统技术领域，公开了一种船舶电力推进系统，包括：发电机组、配电板、AFE变频器组以及推进器组；所述发电机组与所述配电板相连，所述配电板通过变频电缆与所述推进器组相连。本实用新型提供的船舶电力推进系统能够大幅抑制现有技术中的船舶电力推进结构的高次谐波，保证推进系统的功能安全性；同时也大幅降低了船舶纯电推进系统的设备规模和成本，也降低了船舶布置空间的需求。

Description

一种船舶及其电力推进系统

技术领域

本实用新型涉及电力推进系统技术领域，特别涉及一种船舶及其电力推进系统。

背景技术

海洋工程船舶采用的纯电力推进系统多采用基于6脉冲原理设计的12脉冲交流变频电力推进方式。6脉冲变频器的工作原理是先将电网输入的交流电通过6脉波桥式晶闸管电路变为直流电，然后再通过IGBT桥式逆变电路把直流电压调制成任何宽度的直流脉冲电压，即转变为频率可调的交流输入电机。但是，在这个过程中输入电流的高次谐波将会造成推进系统的功能损害，这也导致了需要设置更多功能设备用于抑制高次谐波，这必然导致系统规模和成本的增加，不利于船舶使用。

实用新型内容

本实用新型提供一种船舶及其电力推进系统，解决现有技术中船舶电力推进系统高次谐波抑制结构规模庞大，成本高昂的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种船舶电力推进系统，包括：发电机组、配电板、AFE变频器组以及推进器组；

所述发电机组与所述配电板相连，所述配电板通过所述AFE变频器组与所述推进器组相连。

进一步地，所述发电机组包括：四台或者四台以上的发电机。

进一步地，所述发电机为柴油发电机，额定功率3380kw。

进一步地，所述发电机组还包括：船舶应急发电机和潜水应急发电机；

所述船舶应急发电机和所述潜水应急发电机分别与所述配电板相连。

进一步地，所述船舶应急发电机的额定功率为910kW，所述潜水应急发电机的额定功率为1360kW。

进一步地，所述配电板为690V配电板。

进一步地，所述推进器组包括：第一全回转推进器、第二全回转推进器、第一可调螺距侧推进器、第二可调螺距侧推进器以及可伸缩全回转推进器；

所述第一全回转推进器、所述第二全回转推进器、所述第一可调螺距侧推进器、所述第二可调螺距侧推进器以及所述可伸缩全回转推进器分别与所述AFE变频器组相连。

进一步地，所述第一全回转推进器和所述第二全回转推进器的额定功率为2500kW，所述第一可调螺距侧推进器和所述第二可调螺距侧推进器的额定功率为1800KW，所述可伸缩全回转推进器的额定功率为1200KW。

进一步地，所述AFE变频器组包括：第一变频器、第二变频器、第三变频器、第四变频器以及第五变频器；

所述第一变频器与所述配电板以及所述第一全回转推进器相连；

所述第二变频器与所述配电板以及所述第二全回转推进器相连；

所述第三变频器与所述配电板以及所述第一可调螺距侧推进器相连；

所述第四变频器与所述配电板以及所述第二可调螺距侧推进器相连；

所述第五变频器与所述配电板以及所述可伸缩全回转推进器相连。

一种船舶，包括：船体以及所述的船舶电力推进系统；

所述第一全回转推进器以及所述第二全回转推进器固定在所述船体的尾部，所述第一可调螺距侧推进器、所述第二可调螺距侧推进器以及所述可伸缩全回转推进器固定在所述船体首部。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的船舶及其电力推进系统，基于AFE变频器构建推进系统，避免了现有的船舶电力推进系统中的AC变频器前端设置移相器以及滤波设备等滤波结构，从而大幅简化了推进系统的设备规模，降低了成本和空间需求；更重要的是，在此等条件下高次谐波的抑制效果还相对于现有的复杂设备大幅提升。具体来说，通过配电板和AFE变频器的组合，输入电压电流波形近似为正弦波，具有类似完美的无谐波特性，功率因数得以控制，谐波影响通常情况下电压失真小于2％，电流谐波失真小于5％，不需要额外的消除谐波设备和措施，因此在选型上可以采用标准的发电机，均具备更大的选型空间；AFE变频器功率因数可调，可等于1，无需考虑无功功率，甚至可以调节成超前的功率因数，对船舶电网起到无功分量补偿的作用，减少了工程设计的工作量，提高了电能使用效率；AFE变频电力推进方案虽然在总体成本上与脉冲交流变频电力推进方案持平，但可以省去体积庞大的推进变压器，节省了船上宝贵的空间，使得推进系统便于布置；AFE推进方案仅需要安装变频器，与脉冲交流变频方案相比，少安装了变压器和滤波器，避免了为移相变压器配置的结构、通风、冷却配置，减少了现场设备安装工作量，同时减少了设备故障和接线故障的几率；采用AFE变频器，中间直流回路电压可调；电机的电压可以调到于电源电压相同甚至更高，调高电压可以降低输出电流以及输出电缆的压降，降低了电机额定电流；AFE方案具有能量双向流动特性，符合节能理念。

附图说明

图1为本实用新型提供的船舶电力推进系统的结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种船舶及其电力推进系统，解决现有技术中船舶电力推进系统高次谐波抑制结构规模庞大，成本高昂的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本实用新型实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

参见图1，一种船舶电力推进系统，包括：发电机组1、配电板2、AFE变频器组以及推进器组。所述发电机组与所述配电板相连，所述配电板通过变频电缆与所述推进器组相连。

本实施例中，所述发电机组包括：四台或者四台以上的发电机。所述发电机为3380kw柴油发电机。

一般来说，所述发电机组还包括：船舶应急发电机和潜水应急发电机；所述船舶应急发电机和所述潜水应急发电机分别与所述配电板相连。

其中，所述船舶应急发电机的额定功率为910kW，所述潜水应急发电机的额定功率为1360kW；所述配电板为690V配电板。

本实施例中，所述推进器组包括：第一全回转推进器44、第二全回转推进器45、第一可调螺距侧推进器41、第二可调螺距侧推进器43以及可伸缩全回转推进器42。

所述第一全回转推进器44和所述第二全回转推进器45的额定功率为2500kW，所述一可调螺距侧推进器41和所述第二可调螺距侧推进器43的额定功率为1800KW，所述可伸缩全回转推进器42的额定功率为1200KW。

进一步地，所述AFE变频器组包括：第一变频器34、第二变频器35、第三变频器31、第四变频器33以及第五变频器32；所述第一变频器34与所述配电板2以及所述第一全回转推进器44相连；所述第二变频器35与所述配电板2以及所述第二全回转推进器45相连；所述第三变频器31与所述配电板2以及所述第一可调螺距侧推进器41相连；所述第四变频器33与所述配电板2以及所述第二可调螺距侧推进器43相连；所述第五变频器32与所述配电板2以及所述可伸缩全回转推进器42相连。

值得说明的是，基于AFE变频器的交流变频电力推进系统是船舶推进中的优化方案，AFE变频器输入端和输出端采用IGBT或IEGT全控型电力电子器件，利用PWM整流器，通过三角波和正弦信号比较实现整流电路的正弦脉宽调制，得到正弦宽调制波的Uab、Ubc、Uca，此时电压波中含有三角波有关的谐波分量和正弦波幅值成比例、频率相同的基波分量。通过LCL滤波器之后，谐波电压对输入电流的影响很小，当正弦信号的频率和输入的电源频率相同时，输入电流也是正弦波，此时功率因数接近于1.通过相应的控制方式可以使输入电压和电流保持反相或同相，从而使前端整流器工作在逆变或整流状态。当负载电动机工作在制动状态时，PWM整流器处于逆变运行状态，从而把电能反馈到电网中，当负载电动机工作在电动状态时，PWM整流器工作在整流状态，电网中的能量通过变频器传输到电动机。

本实施例还提供一种基于上述推进系统的船舶。

一种船舶，包括：船体所述的船舶电力推进系统；所述第一全回转推进器44以及所述第二全回转推进器45固定在所述船体的尾部，所述第一可调螺距侧推进器41、所述第二可调螺距侧推进器43以及所述可伸缩全回转推进器42固定在所述船体首部。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例中提供的船舶及其电力推进系统，基于AFE变频器构件推进系统，避免了现有的船舶电力推进系统中的AC变频器前端设置移相器以及滤波设备等滤波结构，从而大幅简化了推进系统的设备规模，降低了成本和空间需求；更重要的是，在此等条件下高次谐波的抑制效果还相对于现有的复杂设备大幅提升。具体来说，通过配电板和AFE变频器的组合，输入电压电流波形近似为正弦波，具有类似完美的无谐波特性，功率因数得以控制，谐波影响通常情况下电压失真小于2％，电流谐波失真小于5％，不需要额外的消除谐波设备和措施，因此在选型上可以采用标准的发电机，均具备更大的选型空间；AFE变频器功率因数可调，可等于1，无需考虑无功功率，甚至可以调节成超前的功率因数，对船舶电网起到无功分量补偿的作用，减少了工程设计的工作量，提高了电能使用效率；AFE变频电力推进方案虽然在总体成本上与脉冲交流变频电力推进方案持平，但可以省去体积庞大的推进变压器，节省了船上宝贵的空间，使得推进系统便于布置；AFE推进方案仅需要安装变频器，与脉冲交流变频方案相比，少安装了变压器和滤波器，避免了为移相变压器配置的结构、通风、冷却配置，减少了现场设备安装工作量，同时减少了设备故障和接线故障的几率；采用AFE变频器，中间直流回路电压可调；电机的电压可以调到于电源电压相同甚至更高，调高电压可以降低输出电流以及输出电缆的压降，降低了电机额定电流；AFE方案具有能量双向流动特性，符合节能理念。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种船舶电力推进系统，其特征在于，包括：发电机组、配电板、AFE变频器组以及推进器组；

所述发电机组与所述配电板相连，所述配电板通过所述AFE变频器组与所述推进器组相连。

2.如权利要求1所述的船舶电力推进系统，其特征在于，所述发电机组包括：四台或者四台以上的发电机。

3.如权利要求2所述的船舶电力推进系统，其特征在于，所述发电机为柴油发电机，额定功率3380kw。

4.如权利要求2所述的船舶电力推进系统，其特征在于，所述发电机组还包括：船舶应急发电机和潜水应急发电机；

所述船舶应急发电机和所述潜水应急发电机分别与所述配电板相连。

5.如权利要求4所述的船舶电力推进系统，其特征在于：所述船舶应急发电机的额定功率为910kW，所述潜水应急发电机的额定功率为1360kW。

6.如权利要求1所述的船舶电力推进系统，其特征在于：所述配电板为690V配电板。

7.如权利要求1所述的船舶电力推进系统，其特征在于：所述推进器组包括：第一全回转推进器、第二全回转推进器、第一可调螺距侧推进器、第二可调螺距侧推进器以及可伸缩全回转推进器；

所述第一全回转推进器、所述第二全回转推进器、所述第一可调螺距侧推进器、所述第二可调螺距侧推进器以及所述可伸缩全回转推进器分别与所述AFE变频器组相连。

8.如权利要求7所述的船舶电力推进系统，其特征在于：所述第一全回转推进器和所述第二全回转推进器的额定功率为2500kW，所述第一可调螺距侧推进器和所述第二可调螺距侧推进器的额定功率为1800KW，所述可伸缩全回转推进器的额定功率为1200KW。

9.如权利要求7所述的船舶电力推进系统，其特征在于，所述AFE变频器组包括：第一变频器、第二变频器、第三变频器、第四变频器以及第五变频器；

所述第一变频器与所述配电板以及所述第一全回转推进器相连；

所述第二变频器与所述配电板以及所述第二全回转推进器相连；

所述第三变频器与所述配电板以及所述第一可调螺距侧推进器相连；

所述第四变频器与所述配电板以及所述第二可调螺距侧推进器相连；

所述第五变频器与所述配电板以及所述可伸缩全回转推进器相连。

10.一种船舶，其特征在于，包括：船体以及如权利要求9所述的船舶电力推进系统；

所述第一全回转推进器以及所述第二全回转推进器固定在所述船体的尾部，所述第一可调螺距侧推进器、所述第二可调螺距侧推进器以及所述可伸缩全回转推进器固定在所述船体首部。

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