蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)，包括：配電板、電源、電池支路、充電裝置、充電開關(guān)，與配電板連接的斬控式可逆變流器、至少一支驅(qū)動(dòng)電路；當(dāng)電源供電時(shí)，充電開關(guān)閉合，放電開關(guān)斷開；當(dāng)蓄電池供電時(shí)，充電開關(guān)斷開，放電開關(guān)閉合。其優(yōu)點(diǎn)在于可以將蓄電池電源接入船舶的電力系統(tǒng)中，不僅省去了停泊發(fā)電機(jī)，省去了單獨(dú)的變頻電源逆變支路，而且增加了蓄電池儲(chǔ)能，除空間和重量外，還可降低投資成本，節(jié)省能源，增加人居的舒適性。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種新型蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)。 蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)
【背景技術(shù)】
[0002] 圖1目前主流的電力推進(jìn)船舶電源系統(tǒng)示意圖。
[0003] 如圖1所示，全船的電力系統(tǒng)由電源、配電板10、推進(jìn)系統(tǒng)、其它船用負(fù)載11、日用 負(fù)載13組成。其中電源由岸電3、主發(fā)電機(jī)組1和停泊發(fā)電機(jī)2構(gòu)成；推進(jìn)系統(tǒng)由移相變 壓器4、推進(jìn)變頻器、推進(jìn)電機(jī)7、推進(jìn)器8組成。二極管整流器5和逆變器6構(gòu)成推進(jìn)變頻 器。
[0004] 電源向全船配電系統(tǒng)10供電，配電板10根據(jù)船舶的工況統(tǒng)一調(diào)配全船電力。
[0005] 航行工況：岸電開關(guān)19和停泊發(fā)電機(jī)開關(guān)18斷開，主發(fā)電機(jī)開關(guān)17閉合。發(fā)電 機(jī)1給配電系統(tǒng)10供電。整流裝置4和5將配電板10交流電整為直流，逆變器6再將直 流變?yōu)榻涣麟姽┩七M(jìn)電機(jī)來拖動(dòng)推進(jìn)器，制動(dòng)單元9將電機(jī)減速時(shí)多余動(dòng)能消耗掉。
[0006] 停泊工況：主發(fā)電機(jī)1和推進(jìn)系統(tǒng)不開，不易接入岸電3時(shí)，停泊發(fā)電機(jī)2給船上 停泊負(fù)載供電。
[0007] 航行時(shí)發(fā)電機(jī)1給配電系統(tǒng)10供電，整流裝置4和5整流后逆變器6再將直流變 為交流電推進(jìn)電機(jī)來拖動(dòng)推進(jìn)器或槳。制動(dòng)單元9將電機(jī)減速時(shí)多余動(dòng)能消耗掉。
[0008] 主發(fā)電機(jī)1和推進(jìn)系統(tǒng)不開，不易接入岸電3時(shí)，停泊發(fā)電機(jī)2給船上停泊負(fù)載供 電。
[0009] 現(xiàn)代主流綜合電力推進(jìn)船電力系統(tǒng)方案中發(fā)電機(jī)多余的能量無法儲(chǔ)存，停泊時(shí)要 開停泊發(fā)電機(jī)2,形成能源浪費(fèi)，廢氣污染；另外噪音影響船員和內(nèi)河兩岸居民的休息。 [0010] 圖2目前主流的電力推進(jìn)船舶引入蓄電池電源的電力系統(tǒng)示意圖。如圖2所示， 在現(xiàn)有基礎(chǔ)上增加電池支路和變頻電源支路，同時(shí)取消停泊發(fā)電機(jī)2,來改變船舶的電源結(jié) 構(gòu)。其中，電池支路70由蓄電池16、充放電管理裝置15構(gòu)成；變頻電源支路由逆變器33、 濾波器34和放電開關(guān)20組成。
[0011] 航行工況：岸電開關(guān)19和放電開關(guān)20斷開，發(fā)電機(jī)開關(guān)17閉合，由發(fā)電機(jī)1給配 電板10供電。開關(guān)21閉合，整流單元4和5將配電板10交流整成直流，直流環(huán)節(jié)23多余 能量通過充放電裝置15給蓄電池16充電儲(chǔ)能。
[0012] 發(fā)電機(jī)1不開時(shí)：開關(guān)19和17斷開。蓄電池16通過充放電裝置15向直流環(huán)節(jié) 23供電。變頻電源支路80將直流電逆變成交流電供給配電板10,供負(fù)載11和12使用。推 進(jìn)支路6、7、8也可從直流環(huán)節(jié)23取電用于短距離航行。
[0013] 雖然引入蓄電池組后可將航行時(shí)多余能量?jī)?chǔ)存后在停泊時(shí)使用。但是需額外增加 變頻電源支路，會(huì)增加設(shè)備體積和成本，變頻電源支路控制系統(tǒng)也需單獨(dú)配置，蓄電池組充 放電裝置功能復(fù)雜。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0014] 本實(shí)用新型的目的旨在提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系 統(tǒng)，以克服上述現(xiàn)有技術(shù)的存在缺陷。
[0015] 本實(shí)用新型提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)，包括：配 電板；向配電板供電的電源，包括岸電和主發(fā)電機(jī)組；電池支路，包括串聯(lián)的蓄電池組、充 電裝置和充電開關(guān)，電池支路通過充電開關(guān)與配電板連接；與配電板連接的可控式可逆變 流器；至少一支逆變器和電機(jī)串聯(lián)的驅(qū)動(dòng)電路，與可控式可逆變流器串聯(lián)；放電開關(guān)的一 端與蓄電池組和充電裝置之間連接，另一端與可控式可逆變流器25和驅(qū)動(dòng)電路之間連接； 當(dāng)電源供電時(shí)，充電開關(guān)閉合，放電開關(guān)斷開；當(dāng)蓄電池組供電時(shí)，充電開關(guān)斷開，放電開關(guān) 閉合。
[0016] 進(jìn)一步，本實(shí)用新型提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)， 還可以具有這樣的特征：主發(fā)電機(jī)組通過第一開關(guān)與配電板連接。
[0017] 進(jìn)一步，本實(shí)用新型提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)， 還可以具有這樣的特征：岸電通過第二開關(guān)與配電板連接。
[0018] 進(jìn)一步，本實(shí)用新型提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)， 還可以具有這樣的特征：可控式可逆變流器與配電板之間還串聯(lián)濾波器。
[0019] 進(jìn)一步，本實(shí)用新型提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)， 還可以具有這樣的特征：濾波器通過第三開關(guān)與配電板連接。
[0020] 進(jìn)一步，本實(shí)用新型提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)， 還可以具有這樣的特征：驅(qū)動(dòng)電路為推進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路，還包括與電機(jī)串聯(lián)的齒輪箱和推進(jìn)器。
[0021] 進(jìn)一步，本實(shí)用新型提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)， 還可以具有這樣的特征：推進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路還包括制動(dòng)單元。
[0022] 進(jìn)一步，本實(shí)用新型提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)， 還可以具有這樣的特征：還包括與配電板連接的其他船用負(fù)載。
[0023] 進(jìn)一步，本實(shí)用新型提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)， 還可以具有這樣的特征：還包括與配電板連接的控制及日用變壓支路。
[0024] 進(jìn)一步，本實(shí)用新型提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)， 還可以具有這樣的特征：充電開關(guān)和放電開關(guān)互鎖。
[0025] 實(shí)用新型的有益效果
[0026] 根據(jù)本實(shí)用新型提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)，因?yàn)?系統(tǒng)由不包括停泊電機(jī)組的電源、配電板，蓄電池組和充電支路組成的電池支路，可控式可 逆變流器、電力推進(jìn)裝置，其它負(fù)載組成。蓄電池組的充電開關(guān)和蓄電池組放電開關(guān)互鎖， 任意時(shí)刻只有一個(gè)閉合。蓄電池組可通過閉合放電開關(guān)給直流環(huán)節(jié)供電。在不開發(fā)電機(jī)的 情況下推進(jìn)裝置可從直流環(huán)節(jié)取電用于短距離移船。
[0027] 根據(jù)本實(shí)用新型提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)，還可 以在不開發(fā)電機(jī)的情況下對(duì)船舶上重要負(fù)載提供備用電源，解決了船舶的電源系統(tǒng)中無停 泊發(fā)電機(jī)的情況下，停泊時(shí)的負(fù)載用電要求。
[0028] 系統(tǒng)中的電源多余的電能給蓄電池組充電、儲(chǔ)能、節(jié)能環(huán)保。而且解決了主發(fā)電機(jī) 不工作或者故障的情況下，正常提供船舶上的日用電能、船舶重要設(shè)備以及短途推進(jìn)電能。
[0029] 根據(jù)本實(shí)用新型提供一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)，對(duì)采 用蓄電池組和發(fā)電機(jī)蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電力供電的船舶電源系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行改 進(jìn)，使其變得更加簡(jiǎn)單。變頻器采用可實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)的變流器，變頻器與配電系統(tǒng)相 連，蓄電池組與變頻器直流環(huán)節(jié)相連。這樣就可以將蓄電池組電源接入船舶的電力系統(tǒng)中。 不僅省去了停泊發(fā)電機(jī)，省去了單獨(dú)的變頻電源逆變支路，而且增加了蓄電池組儲(chǔ)能，除空 間和重量外，本系統(tǒng)還可降低投資成本，節(jié)省能源，增加人居的舒適性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030] 圖1目前主流的電力推進(jìn)船舶電源系統(tǒng)示意圖。
[0031] 圖2目前主流的電力推進(jìn)船舶引入蓄電池電源的電力系統(tǒng)示意圖。
[0032] 圖3為實(shí)施例一的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
[0033] 圖4為實(shí)施例一的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)的電源供電 狀態(tài)圖。
[0034] 圖5為實(shí)施例一的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)的蓄電池供 電狀態(tài)圖。
[0035] 圖6為變形例的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)的電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述。
[0037] 實(shí)施例一
[0038] 圖3為實(shí)施例一的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)的電路圖。
[0039] 如圖3所示，蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)包括：電源50、第一 開關(guān)17、配電板10、第二開關(guān)19、電池支路70、第三開關(guān)21、濾波器29、可控式可逆變流器 25、驅(qū)動(dòng)電路60-1、放電開關(guān)28、負(fù)載11和控制及日用變壓支路。
[0040] 配電板10控制與監(jiān)視主發(fā)電機(jī)的工作，并將船電送來的電能或岸電送來的電能， 通過主配電板向全船用電設(shè)備進(jìn)行配電。
[0041] 電源50向配電板10供電，包括岸電3和主發(fā)電機(jī)組1。主發(fā)電機(jī)組1通過第一開 關(guān)17與配電板10連接。岸電3通過第二開關(guān)19與配電板10連接。
[0042] 電池支路70包括串聯(lián)的蓄電池組16、充電裝置26和充電開關(guān)27。電池支路70 通過充電開關(guān)27與配電板10連接。
[0043] 第三開關(guān)21、濾波器29、可控式可逆變流器（AFE變流器）25和推進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路60-1 串聯(lián)連接，通過第三開關(guān)21與配電板10連接。
[0044] 放電開關(guān)28的一端與蓄電池組16和充電裝置26之間連接，另一端與可控式可逆 變流器25和驅(qū)動(dòng)電路60之間連接。
[0045] 推進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路60-1包括：串聯(lián)的推進(jìn)逆變器6-1、推進(jìn)電機(jī)7-1、齒輪箱8-1、推進(jìn) 器8-2。推進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路60-1還包括制動(dòng)單元支路9。
[0046] 其他船用負(fù)載11與配電板10連接?？刂萍叭沼米儔褐芬才c配電板連接，包括 變壓器12和日用負(fù)載13。
[0047] 充電開關(guān)27和放電開關(guān)28互鎖。當(dāng)電源50供電時(shí)，充電開關(guān)27閉合，放電開關(guān) 28斷開；當(dāng)蓄電池組16供電時(shí)，充電開關(guān)27斷開，放電開關(guān)28閉合。
[0048] 電源由岸電3、主發(fā)電機(jī)組1、蓄電池組16構(gòu)成。推進(jìn)裝置由推進(jìn)逆變器6-1、推進(jìn) 電機(jī)7-1、齒輪箱8-1、制動(dòng)單元9組成。充電開關(guān)27、充電裝置26、蓄電池組16組成充電 回路。當(dāng)電源不提供電能時(shí)，蓄電池組16、可控式可逆變流器變流器25、濾波器29組成反 向供電回路，向配電板10供電?？煽厥娇赡孀兞髌髯兞髌?5采用控制單元和全控型器件 IGBT組成，能夠?qū)崿F(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。
[0049] 圖4為實(shí)施例一的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)的電源供電 狀態(tài)圖。
[0050] 如圖4所示，虛線箭頭表示電流方向。在航行時(shí)，第一開關(guān)17閉合，主發(fā)電機(jī)組1 向配電板10供電，可控式可逆變流器變流器25工作在整流狀態(tài)，將配電板10的三相交流 電源整流成直流電，供給直流環(huán)節(jié)。推進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路獲得直流電能推動(dòng)船舶航行。此時(shí)放電 開關(guān)28是斷開的，是不能由直流環(huán)節(jié)給蓄電池組16充電的。航行時(shí)發(fā)電機(jī)多余的電能通 過閉合的充電開關(guān)27和充電裝置26給蓄電池組16充電。岸電3供電時(shí)，工作原理相同。
[0051] 圖5為實(shí)施例一的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)的蓄電池供 電狀態(tài)圖。
[0052] 如圖5所示，虛線箭頭表示電流方向。主發(fā)電機(jī)組1和岸電不開時(shí)，第一開關(guān)17、 第二開關(guān)19、充電開關(guān)27斷開，第三開關(guān)21、放電開關(guān)28閉合。蓄電池組16向直流環(huán)節(jié) 供電，可控式可逆變流器變流器25工作在逆變狀態(tài)。將蓄電池組16的直流電源變?yōu)槿?交流電源經(jīng)濾波器29濾波后供給船上其他船用負(fù)載11和控制及日用變壓支路。推進(jìn)驅(qū)動(dòng) 電路也可從直流環(huán)節(jié)取電用于短距離航行。
[0053] 變形例
[0054] 圖6為變形例的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)的電路圖。
[0055] 如圖6所示，上述實(shí)施例中的驅(qū)動(dòng)電路可以設(shè)置多個(gè)支路與可控式可逆變流器變 流器25串聯(lián)。本變形例中，設(shè)置了兩支驅(qū)動(dòng)電路60-2,當(dāng)然可以根據(jù)實(shí)際需要添加更多的 數(shù)量。
[0056] 蓄電池組16的電能同樣可以應(yīng)用于其他船用工作電機(jī)。在航行時(shí)，主發(fā)電機(jī)組1 向配電板10供電工作原理與上述實(shí)施例相同，不再敘述。每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路60-2包括逆變器 6-2和電機(jī)7-2。驅(qū)動(dòng)電路60-2從直流環(huán)節(jié)取電用于電源50故障的應(yīng)急狀況，對(duì)船上重要 負(fù)載提供備用電源。此時(shí)充電開關(guān)28是斷開的，是不能由直流環(huán)節(jié)給蓄電池組16充電的。
【權(quán)利要求】
1. 一種蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)，其特征在于包括： 配電板（10); 向所述配電板（10)供電的電源（50)，包括岸電（3)和主發(fā)電機(jī)組（1); 電池支路（70)，包括串聯(lián)的蓄電池組（16)、充電裝置（26)和充電開關(guān)（27)，電池支路 (70)通過充電開關(guān)（27)與所述配電板（10)連接； 與所述配電板（10)連接的可控式可逆變流器（25); 至少一支逆變器（6-1、6-2)和電機(jī)（7-1、7-2)串聯(lián)的驅(qū)動(dòng)電路（60)，與所述可控式可 逆變流器（25)串聯(lián)； 放電開關(guān)（28)的一端與所述蓄電池組（16)和所述充電裝置（26)之間連接，另一端與 所述可控式可逆變流器（25)和所述驅(qū)動(dòng)電路（60)之間連接； 當(dāng)所述電源（50)供電時(shí)，所述充電開關(guān)（27)閉合，所述放電開關(guān)（28)斷開；當(dāng)所述蓄 電池組（16)供電時(shí)，所述充電開關(guān)（27)斷開，所述放電開關(guān)（28)閉合。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)，其特征在 于： 其中，所述主發(fā)電機(jī)組（1)通過第一開關(guān)（17)與所述配電板（10)連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)，其特征在 于： 其中，所述岸電（3)通過第二開關(guān)（19)與所述配電板（10)連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)，其特征在 于： 其中，所述可控式可逆變流器（25)與所述配電板（10)之間還串聯(lián)濾波器（29)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)，其特征在 于： 其中，所述濾波器（29)通過第三開關(guān)（21)與所述配電板（10)連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)，其特征在 于： 其中，所述驅(qū)動(dòng)電路（60)為推進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路（60-1)，還包括與所述電機(jī)（7-1)串聯(lián)的齒 輪箱（8-1)和推進(jìn)器（8-2)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力系統(tǒng)，其特征在 于： 其中，所述推進(jìn)驅(qū)動(dòng)電路（60-1)還包括制動(dòng)單元（9)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力 系統(tǒng)，其特征在于： 還包括與所述配電板（10)連接的其他船用負(fù)載（11)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電力 系統(tǒng)，其特征在于： 還包括與所述配電板（10)連接的控制及日用變壓支路。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的蓄電池組和發(fā)電機(jī)混合電源供電的船舶電 力系統(tǒng)，其特征在于： 其中，所述充電開關(guān)（27)和所述放電開關(guān)（28)互鎖。
【文檔編號(hào)】H02J9/04GK203840051SQ201420197806
【公開日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】張利剛, 高志光 申請(qǐng)人:上海南車漢格船舶工程有限公司