RU2618614C1 - Unified vessel power generating plant - Google Patents
Unified vessel power generating plant Download PDFInfo
- Publication number
- RU2618614C1 RU2618614C1 RU2015148144A RU2015148144A RU2618614C1 RU 2618614 C1 RU2618614 C1 RU 2618614C1 RU 2015148144 A RU2015148144 A RU 2015148144A RU 2015148144 A RU2015148144 A RU 2015148144A RU 2618614 C1 RU2618614 C1 RU 2618614C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electric
- voltage
- power
- matching
- consumers
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H23/00—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements
- B63H23/22—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing
- B63H23/24—Transmitting power from propulsion power plant to propulsive elements with non-mechanical gearing electric
Abstract
Description
Предложение относится к судостроению, в частности к единым электроэнергетическим установкам судов большой мощности как гражданского, так и военно-морского флота, содержащих два и более гребных винта, для которых необходимо обеспечить питание гребного электродвигателя с широким диапазоном регулирования частоты вращения гребного винта и питание потребителей собственных нужд. Предлагаемая электроэнергетическая система помимо минимального количества элементов системы отличается повышенным показателем энергетической эффективности.The proposal relates to shipbuilding, in particular, to the unified electric power plants of high-power vessels of both civilian and navy, containing two or more propellers, for which it is necessary to provide power to the propeller motor with a wide range of speed control of the propeller and to power consumers of their own needs The proposed electric power system, in addition to the minimum number of system elements, is characterized by an increased energy efficiency indicator.
Известна конструкция единой судовой электроэнергетической установки (Григорьев А.В., Ляпидов К.С., Макаров Л.С. Единая электроэнергетическая установка гидрографического судна на базе системы электродвижения переменного тока. // Судостроение, 2006, №4, с. 33-34), содержащая первичные тепловые двигатели, с которыми механически соединены синхронные генераторы переменного тока, трехфазные обмотки статора которых подключены к трехфазной линии главного распределительного щита. К шинам трехфазной линии главного распределительного щита подключены потребители собственных нужд и первичные обмотки трансформаторов, к вторичным обмоткам которых подключены входы преобразователей частоты, к выходам которых подключены гребные электродвигатели переменного тока. Недостатком известной установки является то, что гребные электроприводы, которые являются на судах с электродвижением основными потребителями электроэнергии, питаются не напрямую от главного распределительного щита, а через трансформаторы, что снижает кпд судовой электроэнергетической установки и повышает ее стоимость, массу и габариты. К недостаткам также относятся искажения напряжения на шинах главного распределительного щита, вызванные работой преобразователей частоты, так как мощность гребных электроприводов может значительно превышать мощность потребителей собственных нужд. Электроэнергетическая установка также отличается сложной структурой и схемой распределения электроэнергии и множеством элементов последовательной структуры, находящихся между первичным тепловым двигателем и движителем.The design of a single ship’s electric power plant is known (Grigoriev A.V., Lyapidov K.S., Makarov L.S. Unified electric power plant of a hydrographic vessel based on an alternating current electric propulsion system. Sudostroenie, 2006, No. 4, pp. 33-34 ), containing primary heat engines with which synchronous alternators are mechanically connected, the three-phase stator windings of which are connected to the three-phase line of the main switchboard. The consumers of their own needs and the primary windings of the transformers are connected to the buses of the three-phase line of the main switchboard, the secondary windings of which are connected to the inputs of the frequency converters, the outputs of which are connected to the alternating current AC motors. A disadvantage of the known installation is that the rowing electric drives, which are the main consumers of electricity on ships with electric propulsion, are not fed directly from the main switchboard, but through transformers, which reduces the efficiency of the ship’s electric power plant and increases its cost, weight and dimensions. The disadvantages also include voltage distortions on the buses of the main switchboard caused by the operation of frequency converters, since the power of the propeller drives can significantly exceed the power of the consumers of their own needs. An electric power plant also has a complex structure and power distribution scheme and a plurality of elements of a serial structure located between the primary heat engine and the mover.
Известна конструкция единой судовой электроэнергетической установки (МПК B63H 21/17; B63H 23/24; B63J 3/02, патент KR 20140046441 (A), 21.06.2012, Hystad Egil [FI]; Djuve Svein [FI]; WAERTSILAE FINLAND OY, Improvement in ship propulsion engine fuel efficiency), лишенная ряда вышеуказанных недостатков, содержащая первичные тепловые двигатели, с которыми механически соединены синхронные генераторы переменного тока, трехфазные обмотки статора которых подключены каждая к своей трехфазной линии главного распределительного щита. Причем напряжения, генерируемые трехфазными обмотками статоров генераторов одного борта, сдвинуты друг относительно друга по фазе. К шинам трехфазных линий главного распределительного щита через согласующие трансформаторы подключены потребители собственных нужд и выпрямители преобразователей частоты, питающие гребные электродвигатели. Данная установка содержит промежуточные накопители энергии, которые через электрические преобразователи подключены к шинам переменного тока главного распределительного щита. Достоинством структуры является наличие накопительного элемента, повышающего энергетическую эффективность системы электродвижения. Недостатком известной установки является большое количество преобразований электрической энергии, сложная структура системы электродвижения, а также множество электрических преобразователей и элементов преобразования электрической энергии.A known design of a single marine electric power plant (IPC
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа судовая электроэнергетическая установка (МПК B63H 23/24, патент EP 2423103 (A1), Заявка: 10460034.1, дата заявки 26.08.2010, дата публикации 29.02.2012, Ruszczyk Adam, Electric propultion of a ship incorporating an energy storage system). Известная установка содержит главные первичные тепловые двигатели, главные синхронные генераторы, главный распределительный щит, согласующие трансформаторы, выпрямители, инверторы, гребные электродвигатели, винты, преобразователи постоянного напряжения в постоянное и накопители энергии. В представленном прототипе накопитель энергии через преобразователь постоянного напряжения в постоянное подключен к звену постоянного тока преобразователя частоты. При этом каждый гребной электродвигатель питается от своего индивидуального преобразователя частоты, который содержит свой накопитель энергии. В такой структуре системы электродвижения повышается энергетическая эффективность за счет использования накопителя электрической энергии, который может принять энергию торможения и затем отдать эту энергию на создание полезной работы. Однако в такой структуре отсутствует возможность обмена энергией между силовыми каналами гребных электродвигателей, а также отсутствует возможность передачи энергии с одного двигателя на другой. К недостаткам также можно отнести наличие силовых согласующих трансформаторов, рассчитанных на полную мощность, большое количество электрических преобразователей энергии и отсутствие питания потребителей собственных нужд.The closest in technical essence to the claimed device is a ship electric power installation selected as a prototype (IPC
Предлагаемая единая электроэнергетическая установка судна помимо выполнения требований эксплуатационного характера позволяет:The proposed unified electric power plant of the vessel, in addition to fulfilling operational requirements, allows:
- осуществлять питание потребителей собственных нужд от главных тепловых двигателей и возможность сброса энергии при торможении судна на общий накопитель энергии;- provide power to consumers of their own needs from the main heat engines and the ability to discharge energy when braking the vessel to a common energy storage;
- осуществить обмен энергией между гребными электрическими машинами, осуществляя торможение судна посредством распределения этой энергии и решить данную задачу на алгоритмическом уровне;- carry out the exchange of energy between rowing electric machines, braking the vessel through the distribution of this energy and solve this problem at the algorithmic level;
- использовать высокооборотные безредукторные генераторные установки с выходным напряжением повышенной частоты;- use high-speed gearless generator sets with an output voltage of high frequency;
- упростить сложную систему главных распределительных щитов;- simplify the complex system of the main switchboards;
- осуществлять торможение и реверс движения судна без использования тормозных цепочек и без рассеивания энергии на них в виде тепла;- to brake and reverse the movement of the vessel without the use of brake chains and without dissipating energy to them in the form of heat;
- использовать требуемое количество первичных тепловых двигателей, не допуская их работы на холостом ходу или недогруженными;- use the required number of primary heat engines, preventing them from idling or underloaded;
- улучшить массогабаритные характеристики, а также повысить надежность и живучесть энергетической установки;- improve weight and size characteristics, as well as increase the reliability and survivability of the power plant;
- улучшить виброшумовые характеристики электроэнергетической установки для режима работы при питании от накопителя энергии и, как следствие, осуществить снижение шума излучаемого в воду при движении судна;- to improve the vibration and noise characteristics of the electric power plant for the operation mode when powered by an energy storage device and, as a result, to reduce the noise emitted into the water when the vessel is moving;
- повысить экономичность энергоустановки и коэффициент загрузки первичных тепловых двигателей, тем самым повысив их ресурс эксплуатации.- increase the efficiency of the power plant and the load factor of primary heat engines, thereby increasing their service life.
Описанные преимущества достигаются тем, что единая электроэнергетическая установка судна содержит первичные тепловые двигатели, каждый из которых работает на свой генератор, а каждый из генераторов через автоматический выключатель - на свой выпрямитель. Все выпрямители соединены согласованно последовательно и образуют звено постоянного тока. К звену постоянного тока через инверторы напряжения подключены гребные электродвигатели, через электрический преобразователь подключен накопитель энергии и через инвертор напряжения и согласующий трансформатор - вторичный щит питания потребителей собственных нужд. Структура единой электроэнергетической установки судна построена таким образом, что питание всех потребителей осуществляется от общих шин звена постоянного тока, на которые через согласующий электрический преобразователь подключен промежуточный накопитель энергии. Такая структура обладает простотой и минимальным количеством элементов силового канала и позволяет осуществлять обмен энергией между потребителями и накопителем энергии.The described advantages are achieved in that the unified electric power plant of the vessel contains primary heat engines, each of which operates on its own generator, and each of the generators through its circuit breaker on its own rectifier. All rectifiers are consistently connected in series and form a DC link. Propeller motors are connected to the DC link through voltage inverters, an energy storage device is connected through an electric converter and through a voltage inverter and a matching transformer is a secondary auxiliary power supply panel. The structure of the ship’s unified electric power plant is constructed in such a way that all consumers are supplied with power from common DC busbars, to which an intermediate energy storage device is connected via a matching electrical converter. Such a structure has simplicity and a minimum number of power channel elements and allows for the exchange of energy between consumers and energy storage.
Единая электроэнергетическая установка судна, структурная схема которой представлена на фиг. 1, содержит главные первичные тепловые двигатели 1-1÷1-n, электрические генераторы 2-1÷2-n, автоматические выключатели 3-1÷3-n, неуправляемые выпрямители напряжения 4-1÷4-n, инверторы напряжения 5-1÷5-m с накопительными конденсаторами 6-1÷6-m, согласующий электрический преобразователь 7, накопитель энергии 8 и гребные электродвигатели 9-1÷9-m, механически соединенные с гребными винтами 10-1÷10-m. Каждый из главных первичных тепловых двигателей 1-1÷1-n механически соединен со своим электрическим генератором 2-1÷2-n, на статоре которого размещены трехфазные обмотки, выходы которых подключенные к входам автоматических выключателей 3-1÷3-n. Согласующий электрический преобразователь 7 соединен с накопителем энергии 8, а выходы инверторов напряжения 5-1÷5-m подключены к статорным обмоткам гребных электродвигателей 9-1÷9-m. Единая электроэнергетическая установка судна содержит также систему управления единой электроэнергетической установкой 11, дополнительный инвертор напряжения 12 со своим накопительным конденсатором 13, согласующий трансформатор 14, щит вторичного электропитания 15, аварийный (стояночный) дизель-генератор 16 и потребители собственных нужд 17. Автоматические выключатели 3-1÷3-n имеют электромагнитный привод, подключенный к системе управления единой электроэнергетической установкой 11. Каждый из силовых выходов автоматических выключателей 3-1÷3-n подключен к входу своего неуправляемого выпрямителя напряжения 4-1÷4-n, которые своими выходами соединены между собой согласованно последовательно и образуют общие шины постоянного тока 18. К общим шинам постоянного тока 18 подключены входы инверторов напряжения 5-1÷5-m со своими накопительными конденсаторами 6-1÷6-m, согласующий электрический преобразователь 7, дополнительный накопительный конденсатор 13 и через дополнительный инвертор напряжения 12 и согласующий трансформатор 14 щит вторичного электропитания 15. К щиту вторичного электропитания 15 подключены потребители собственных нужд 17 и аварийный (стояночный) дизель-генератор 16. Система управления единой электроэнергетической установкой 11 управляет работой первичных тепловых двигателей 1-1÷1-n, электрических генераторов 2-1÷2-n, инверторов напряжения 5-1÷5-m, согласующего электрического преобразователя 7, накопителя энергии 8 и аварийным (стояночным) дизель-генератором 16.Unified electric power plant of the vessel, the structural diagram of which is presented in FIG. 1, contains the main primary heat engines 1-1 ÷ 1-n, electric generators 2-1 ÷ 2-n, circuit breakers 3-1 ÷ 3-n, uncontrolled voltage rectifiers 4-1 ÷ 4-n, voltage inverters 5- 1 ÷ 5-m with storage capacitors 6-1 ÷ 6-m, matching
Единая электроэнергетическая установка судна, структурная схема которой представлена на фиг. 2, выполнена так, что один из выпрямителей напряжения 19 является полууправляемым.Unified electric power plant of the vessel, the structural diagram of which is presented in FIG. 2, is configured such that one of the
Единая электроэнергетическая установка судна, структурная схема которой представлена на фиг. 3, дополнительно содержит щит питания с берега 20 и автоматический выключатель 21. Щит питания с берега 20 через дополнительный автоматический выключатель 21 подключен к щиту вторичного электропитания 15.Unified electric power plant of the vessel, the structural diagram of which is presented in FIG. 3 further comprises a power board from the shore 20 and a
Единая электроэнергетическая установка судна, структурная схема которой представлена на фиг. 4, дополнительно содержит два автоматических выключателя 22, 23 и щит питания внешних потребителей 24. Первый автоматический выключатель 22 установлен между выходом одного из инверторов 5-m напряжения и обмоткой статора гребного электродвигателя 9-m, а второй автоматический выключатель 23 установлен между выходом этого же инвертора 5-m напряжения и щита питания внешних потребителей 24.Unified electric power plant of the vessel, the structural diagram of which is presented in FIG. 4, additionally contains two
Предлагаемая единая электроэнергетическая установка судна работает следующим образом. Структурно и схемотехнически в предложенной единой электроэнергетической установке судна можно выделить четыре режима работы: рабочий (штатный) режим; режим малошумного хода; аварийный режим и стояночный режим.The proposed unified electric power plant of the vessel operates as follows. Structurally and schematically, in the proposed unified electric power plant of the vessel, four operating modes can be distinguished: working (regular) mode; low noise mode; emergency mode and parking mode.
В рабочем режиме выработка электроэнергии осуществляется электрическими генераторами 2-1÷2-n, механически соединенными с главными первичными тепловыми двигателями 1-1÷1-n. При этом уровень напряжения и максимальная вырабатываемая мощность определяется количеством работающих главных первичных тепловых двигателей 1-1÷1-n и количеством подключенных к неуправляемым выпрямителям напряжения 4-1÷4-n электрических генераторов 2-1÷2-n, посредствам автоматических выключателей 3-1÷3-n. При этом, когда какой-либо из автоматических выключателей 3-к (где к=1…n) находится в разомкнутом состоянии, то главный первичный тепловой двигатель 1-к и электрический генератор 2-к либо отключены, либо работают на холостом ходу. Неуправляемый выпрямитель напряжения 4-к при этом пропускает электрический ток как проводник, состоящий из трех параллельно соединенных цепей, каждая из которых состоит из двух последовательно соединенных диодов. Такое последовательное соединение неуправляемых выпрямителей напряжения 4-1÷4-n позволяет осуществить снижение пульсации напряжения на общих шинах постоянного тока 18 при условии сдвига между фазами напряжениями одноименных фаз разных генераторов равным 120/N (где N=1…n количество работающих электрических генераторов 2-1÷2-n). Число пульсации напряжения на общих шинах постоянного тока 18 на периоде сетевого напряжения равно N⋅6. Система управления единой электроэнергетической установкой 11 управляет работой первичных тепловых двигателей 1-1÷1-n для обеспечения этого сдвига в зависимости от числа включенных в работу главных первичных тепловых двигателей 1-1÷1-n.In the operating mode, electricity is generated by 2-1 ÷ 2-n electric generators mechanically connected to the main primary heat engines 1-1 ÷ 1-n. In this case, the voltage level and the maximum power generated is determined by the number of working main primary heat engines 1-1 ÷ 1-n and the number of electric generators 2-1 ÷ 2-n connected to uncontrolled voltage rectifiers 4-1 ÷ 4-n, by means of circuit breakers 3 -1 ÷ 3-n. In this case, when any of the 3-k circuit breakers (where k = 1 ... n) is in the open state, the main primary heat engine 1-k and the electric generator 2-k are either disconnected or idle. An unmanaged 4-k voltage rectifier at the same time passes an electric current as a conductor, consisting of three parallel-connected circuits, each of which consists of two diodes connected in series. Such a serial connection of uncontrolled voltage rectifiers 4-1 ÷ 4-n allows to reduce the voltage ripple on the
Для номинальной загрузки главных первичных тепловых двигателей 1-1÷1-n система управления единой электроэнергетической установкой 11 определяет значение мощности, потребляемой гребными электродвигателями 9-1÷9-m и потребителями собственных нужд 17, и включает такое количество главных первичных тепловых двигателей 1-1÷1-n, электрических генераторов 2-1÷2-n и автоматических выключателей 3-1÷3-n, чтобы суммарная установленная мощность электрических генераторов 2-1÷2-n была равна или больше потребляемой. Дозагрузка главных первичных тепловых двигателей 1-1÷1-n и электрических генераторов 2-1÷2-n осуществляется посредством заряда накопителя энергии 8 через согласующий электрический преобразователь 7. При этом обеспечивается номинальная загрузка главных первичных тепловых двигателей 1-1÷1-n и электрических генераторов 2-1÷2-n, а, соответственно, они работают в экономичном режиме работы. При этом энергия, запасенная в накопителе энергии 8, будет использоваться в режимах разгона или пуска гребной электрической установки, когда необходимо кратковременно обеспечить значительным значением энергии гребные электродвигатели 9-1÷9-m в динамических режимах работы. Соответственно в такой электроэнергетической установке установленная мощность главных первичных тепловых двигателей 1-1÷1-n и электрических генераторов 2-1÷2-n равна установленной мощности всех потребителей электроэнергии на судне.For the nominal load of the main primary heat engines 1-1 ÷ 1-n, the control system of the unified
В режимах торможения гребной установки энергия, рекуперируемая от гребных электродвигателей 9-1÷9-m, при торможении будет расходоваться для питания потребителей собственных нужд 17. При этом поток энергии будет направлен по цепи от гребных электродвигателей 9-1÷9-m через диоды инверторов напряжения 5-1÷5-m на общие шины постоянного тока 18 через инвертор напряжения 12, согласующий трансформатор напряжения 14 на щит вторичного электропитания 15 и питание потребителей собственных нужд 17. Неуправляемые выпрямители напряжения 4-1÷4-n в этом режиме находятся в запертом состоянии, так как напряжение на общих шинах постоянного тока 18 больше, чем суммарное напряжение, вырабатываемое электрическими генераторами 2-1÷2-n. Таким образом, в режимах рекуперации энергии от гребных электродвигателей 9-1÷9-m энергия от главных первичных тепловых двигателей 1-1÷1-n и электрических генераторов 2-1÷2-n не потребляется. Инвертор напряжения 12 работает в режиме стабилизации уровня и частоты напряжения на шинах вторичного электропитания 15, обеспечивая питание потребителей собственных нужд 17 напряжением с требуемыми показателями качества. В случае, если потребители собственных нужд 17 не способны принять такое количество электроэнергии, тогда сброс электроэнергии осуществляется на накопитель энергии 8 по цепи от гребных электродвигателей 9-1÷9-m через диоды инверторов напряжения 5-1÷5-m на общие шины постоянного тока 18 и через согласующий преобразователь энергии 7 - на накопитель энергии 8.In the braking modes of the propulsion system, the energy recovered from the 9-1 ÷ 9-m propeller motors will be consumed during braking to supply consumers with their
В случае если потребители собственных нужд 17 и накопитель энергии 8 более не могут принять на себя рекуперируемую электроэнергию, торможение будет осуществляться перераспределением энергии питания между гребными электродвигателями 9-1÷9-m. Так например, для торможения судна используется следующий алгоритм работы. Пусть количество работающих гребных электродвигателей 9-1÷9-m равно трем, а именно работают гребные электродвигатели 9-1, 9-2, 9-3. При необходимости торможения судна гребные электродвигатели 9-1 и 9-3 переводятся в генераторный режим, при этом рекуперируемая энергия поступает на общие шины постоянного тока 18, происходит рост напряжения на данных шинах, при этом неуправляемые выпрямители напряжения 4-1÷4-n находятся в запертом состоянии. Энергия, рекуперируемая гребными электродвигателями 9-1 и 9-3, переведенными в генераторный (тормозной) режим, потребляется гребным электродвигателем 9-2, работающим в двигательном режиме. После остановки гребных электродвигателей 9-1 и 9-3 они переводятся в двигательный режим с направлением вращения в противоположную сторону, а гребной электродвигатель 9-2 переводится в генераторный режим, а энергия, рекуперируемая им, передается на раскрутку гребных электродвигателей 9-1 и 9-2. Таким образом, возможны различные комбинации работы гребных электродвигателей 9-1÷9-m при торможении судна в данной единой электроэнергетической системе без использования тормозного прерывателя и тормозного резистора для быстрого торможения гребных электродвигателей 9-1÷9-m.If consumers of their
Данная единая электроэнергетическая установка судна может работать в режиме малошумного хода, при этом источником электроэнергии будет выступать накопитель энергии 8. Через согласующий преобразователь энергии 7 эта энергия, запасенная накопителем энергии 8, будет поступать на общие шины постоянного тока 18 для обеспечения электроэнергией потребителей, а именно гребных электродвигателей 9-1÷9-m и потребителей собственных нужд 17. В данном режиме главные первичные тепловые двигатели 1-1÷1-n и аварийный (стояночный) дизель-генератор 16 не работают.This single electric power plant of the vessel can operate in low-noise mode, while the
Предлагаемая единая электроэнергетическая установка судна может работать в аварийном режиме работы. В этом режиме гребные электродвигатели 9-1÷9-m и потребители собственных нужд 17 будут получать питание от аварийного (стояночного) дизель-генератора 16. Схема единой электроэнергетической установки при работе в таком режиме состоит из аварийного (стояночного) дизель-генератора 16, от которого получает питание щит вторичного электропитания 15, обеспечивающий питание потребителей собственных нужд 17. От аварийного (стояночного) дизель-генератора 16 также могут получать питание гребные электродвигатели 9-1÷9-m по цепи - согласующий трансформатор напряжения 14, диодный неуправляемый выпрямитель напряжения, инвертор напряжения 12, общие шины постоянного тока 18 и инверторы напряжения 5-1÷5-m.The proposed unified electric power plant of the vessel can operate in emergency operation. In this mode, the 9-1 ÷ 9-m propeller motors and
Работа предложенной единой электроэнергетической установки в стояночном режиме заключается в питании потребителей собственных нужд от аварийного (стояночного) дизель-генератора 16 на щит вторичного электропитания 15, осуществляющий питание потребителей собственных нужд 17.The work of the proposed unified electric power plant in the standby mode consists in supplying consumers with their own needs from the emergency (parking)
Для обеспечения плавного заряда накопительных конденсаторов 6-1÷6-m и дополнительного накопительного конденсатора 13 выпрямитель напряжения 19 может быть выполнен полууправляемым, как изображено на фиг. 2. Данное схемотехническое решение позволяет осуществить плавный заряд накопительных конденсаторов 6-1÷6-m и дополнительного накопительного конденсатора 13 методом фазового управления катодной группы тиристоров полууправляемого выпрямителя напряжения 19, а также осуществлять отключение напряжения, вырабатываемого электрическими генераторами 2-1÷2-n от общих шин постоянного тока 18.To ensure a smooth charge of the storage capacitors 6-1 ÷ 6-m and the
В случае стоянки у берега, для обеспечения питания потребителей собственных нужд 17 и зарядки накопителя энергии 8 единая электроэнергетическая установка может быть снабжена щитом питания с берега 20 и автоматическим выключателем 21 (фиг. 3). Такое схемное решение выполнено с целью экономии топлива и ресурса главных первичных тепловых двигателей 1-1÷1-n и аварийного (стояночного) дизель-генератора 16 при стоянке судна у берега.In the case of parking near the shore, to provide consumers with their
Для обеспечения питания внешних потребителей электроэнергией единая электроэнергетическая установка судна может быть дополнительно снабжена двумя автоматическими выключателями 22, 23 и щитом питания внешних потребителей 24 (фиг. 4). Такое схемное решение позволит осуществить питание мощных внешних потребителей электроэнергии с требуемыми показателями качества электроэнергии от главных первичных тепловых двигателей 1-1÷1-s (где s=1÷n) по цепи - электрические генераторы 2-1÷2-s, автоматические выключатели 3-1÷3-s, неуправляемые выпрямители напряжения 4-1÷4-n, общие шины постоянного тока 18, инвертор напряжения 5-m, автоматический выключатель 23 и щит питания внешних потребителей 24. Такой режим может быть необходим для электроснабжения берегового временного лагеря, поселка и т.д. Следует отметить, что в данном режиме работы исключена одновременная работа автоматических выключателей 22 и 23.To provide power to external consumers with electricity, a single electric power plant of the vessel can be additionally equipped with two
Предлагаемая электроэнергетическая установка позволяет использовать высокочастотный генераторный агрегат, тем самым уменьшая массогабаритные характеристики всей электроэнергетической системы. Главным же достоинством такой единой электроэнергетической системы является то, что в ней используются столько главных первичных тепловых двигателей и электрических генераторов, сколько необходимо потребителям, а благодаря накопителю энергии установленная мощность генераторных агрегатов равна установленной мощности потребителей электроэнергии. Такая электроэнергетическая система сочетает в себе минимум элементов преобразования электрической энергии и максимальную энергетическую эффективность при работе.The proposed electric power installation allows the use of a high-frequency generator unit, thereby reducing the weight and size characteristics of the entire electric power system. The main advantage of such a unified electric power system is that it uses as many main primary heat engines and electric generators as consumers need, and thanks to the energy storage, the installed capacity of the generating units is equal to the installed capacity of the electricity consumers. Such an electric power system combines a minimum of electric energy conversion elements and maximum energy efficiency during operation.
К достоинствам единой электроэнергетической системы также можно отнести отсутствие необходимости в использовании ГРЩ (главного распределительного щита); отсутствие необходимости в использовании согласующих трансформаторов; торможение судна осуществляется без использования тормозных резисторов, либо сбросом энергии на потребители собственных нужд и накопитель энергии, либо сбросом энергии на другие гребные электродвигатели; возможность ступенчатой регулировки уровня напряжения в звене постоянного тока посредством количества включенных генераторных установок.The advantages of a single electric power system can also be attributed to the absence of the need for the use of main switchboards (main switchboard); no need for matching transformers; ship braking is carried out without the use of braking resistors, either by dumping energy to consumers of their own needs and energy storage, or by dumping energy to other propeller motors; the possibility of stepwise adjustment of the voltage level in the DC link by the number of turned on generator sets.
Преимуществом данной электроэнергетической установки является повышение энергетической эффективности и увеличение коэффициента загрузки первичных тепловых двигателей электроэнергетической установки и, как следствие, экономия топлива, а также повышение ресурса элементов системы. К достоинствам предлагаемой системы также следует отнести простоту структуры, отсутствие искажений напряжения на шинах щита вторичного электропитания, улучшение массогабаритных и виброшумовых характеристик, а также повышение надежности и живучести электроэнергетической установки.The advantage of this power plant is to increase energy efficiency and increase the load factor of the primary heat engines of the power plant and, as a result, fuel economy, as well as increasing the resource of system elements. The advantages of the proposed system also include the simplicity of the structure, the absence of voltage distortion on the tires of the secondary power supply shield, the improvement of weight and size and vibration and noise characteristics, as well as the increase in the reliability and survivability of the electric power plant.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015148144A RU2618614C1 (en) | 2015-11-09 | 2015-11-09 | Unified vessel power generating plant |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015148144A RU2618614C1 (en) | 2015-11-09 | 2015-11-09 | Unified vessel power generating plant |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2618614C1 true RU2618614C1 (en) | 2017-05-04 |
Family
ID=58697699
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015148144A RU2618614C1 (en) | 2015-11-09 | 2015-11-09 | Unified vessel power generating plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2618614C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2693745C1 (en) * | 2018-09-11 | 2019-07-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Electric power plant of vessel with electric propulsion system |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2110435C1 (en) * | 1997-04-29 | 1998-05-10 | Государственная морская академия им.адм.С.О.Макарова | Shipboard electrical plant |
| WO2002058206A1 (en) * | 2001-01-22 | 2002-07-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Energy system for watercraft |
| EP2423103A1 (en) * | 2010-08-26 | 2012-02-29 | ABB Technology AG | Electric propulsion of a ship incorporating an energy storage system |
| RU124246U1 (en) * | 2012-07-12 | 2013-01-20 | Закрытое акционерное общество "РЭП Холдинг" | SHIP ELECTRIC POWER PLANT |
-
2015
- 2015-11-09 RU RU2015148144A patent/RU2618614C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2110435C1 (en) * | 1997-04-29 | 1998-05-10 | Государственная морская академия им.адм.С.О.Макарова | Shipboard electrical plant |
| WO2002058206A1 (en) * | 2001-01-22 | 2002-07-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Energy system for watercraft |
| EP2423103A1 (en) * | 2010-08-26 | 2012-02-29 | ABB Technology AG | Electric propulsion of a ship incorporating an energy storage system |
| RU124246U1 (en) * | 2012-07-12 | 2013-01-20 | Закрытое акционерное общество "РЭП Холдинг" | SHIP ELECTRIC POWER PLANT |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2693745C1 (en) * | 2018-09-11 | 2019-07-04 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Electric power plant of vessel with electric propulsion system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Xu et al. | A review of DC shipboard microgrids—Part I: Power architectures, energy storage, and power converters | |
| US6188139B1 (en) | Integrated marine power distribution arrangement | |
| RU2551411C2 (en) | Power distribution system | |
| RU2436708C1 (en) | Ship electric power generator unit | |
| US6150731A (en) | Integrated high frequency marine power distribution arrangement with transformerless high voltage variable speed drive | |
| EP2627557B1 (en) | Marine propulsion systems | |
| EP0536876A1 (en) | Electric power system for marine vehicles | |
| US20080143182A1 (en) | Method and apparatus for generating electric power | |
| Reusser et al. | Power electronics and drives: Applications to modern ship propulsion systems | |
| WO2015183353A1 (en) | Electric power generation and distribution for islanded or weakly-connected systems | |
| CN105826948A (en) | Electric propulsion ship alternating-current power supply system | |
| Su et al. | Happiness is a hybrid-electric: A diesel-burning boat finds new life with a direct-current microgrid | |
| RU197447U1 (en) | SHIP'S ELECTRIC POWER SYSTEM | |
| RU2658759C1 (en) | Propulsion electric power plant | |
| RU2618614C1 (en) | Unified vessel power generating plant | |
| Cardoso et al. | Evolution and development prospects of electric propulsion systems of large sea ships | |
| RU2756141C1 (en) | Propulsion electric unit | |
| RU2737842C1 (en) | Motor vehicle electromotive complex | |
| RU2521883C1 (en) | Marine electric power plant | |
| RU2693745C1 (en) | Electric power plant of vessel with electric propulsion system | |
| RU2733179C1 (en) | Ship electric power plant (embodiments) | |
| RU137014U1 (en) | SHIP ELECTRIC POWER PLANT | |
| RU2683042C1 (en) | Ship electric power installation | |
| RU2575366C1 (en) | Marine electric power plant | |
| RU2765022C1 (en) | Electric propulsion installation with double dc buses |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181110 |