本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于船舶的動力推進(jìn)系統(tǒng)，特別涉及一種基于船舶直流組網(wǎng)技術(shù)的電力推進(jìn)和傳統(tǒng)柴油機(jī)推進(jìn)相混合的動力推進(jìn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在工程船舶及一些特種船舶中，推進(jìn)系統(tǒng)一般是采用柴油機(jī)作為原動機(jī)，柴油機(jī)直接驅(qū)動船舶推進(jìn)器推動船舶運(yùn)行的，其推進(jìn)系統(tǒng)是由柴油機(jī)、減速器和推進(jìn)器組成。柴油機(jī)的主軸與推進(jìn)器軸是直接連接在一起的，存在軸系占用空間大，振動噪音強(qiáng)的問題。特別是當(dāng)船舶負(fù)載發(fā)生較大變化時，柴油機(jī)不能迅速跟隨變化，造成柴油機(jī)運(yùn)行工況差，耗油量高的缺陷。這種方案的最大優(yōu)勢是設(shè)備成本比較低廉。為了節(jié)省船舶軸系布置空間，提高船舶電氣驅(qū)動響應(yīng)速度和可操控性，開發(fā)出了船舶交流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)，即柴油機(jī)帶動同步發(fā)電機(jī)發(fā)電，產(chǎn)生的恒頻恒壓交流電通過交流配電盤進(jìn)行交流組網(wǎng)，交流組網(wǎng)后的交流電壓在經(jīng)過交-直-交變頻器后，驅(qū)動船舶推進(jìn)電動機(jī)工作，推進(jìn)電動機(jī)在驅(qū)動船舶推進(jìn)器推動船舶運(yùn)行。當(dāng)船舶負(fù)載發(fā)生變化時，由于同步發(fā)電機(jī)具有輸出同頻同壓恒定交流電壓的特點(diǎn)，只能通過切斷或增加同步發(fā)電機(jī)的方式，來適應(yīng)負(fù)載功率的變化，由于這種切換方式是非線性的，會造成運(yùn)行的柴油機(jī)不能運(yùn)行在最佳的功率效率點(diǎn)上，存在燃油使用率極其低下的問題。此外，交流組網(wǎng)推進(jìn)系統(tǒng)的交流配電盤兩側(cè)的控制系統(tǒng)是單獨(dú)設(shè)計控制的，存在柴油發(fā)電機(jī)組的控制與推動系統(tǒng)協(xié)的控制割裂，整個系統(tǒng)的集成性較差，設(shè)備占地空間大，設(shè)備價格高。

隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一種直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)，船舶上的每臺柴油機(jī)均帶動一臺異步發(fā)電機(jī)發(fā)電，每臺異步發(fā)電機(jī)連接各自的整流器，整流后的直流連接到公共直流母線上，公共直流母線上并聯(lián)有多路的逆變器，每個逆變器連接有各自的推進(jìn)電機(jī)，每個推進(jìn)電機(jī)與各自的船舶推進(jìn)器連接。當(dāng)船舶的負(fù)載發(fā)生變化時，由于采用了異步發(fā)電機(jī)，可連續(xù)動態(tài)調(diào)節(jié)每臺柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速，使柴油機(jī)運(yùn)行在最佳燃油功耗上，實(shí)現(xiàn)了柴油機(jī)的變速運(yùn)行，降低了柴油機(jī)的油耗。由于比交流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)省去了變壓器和交流配電盤，減少了設(shè)備配置。另外，由于并聯(lián)的各路變頻器是采用公共直流母線進(jìn)行組網(wǎng)的，避免了各路變頻器的諧波的相互干擾。傳統(tǒng)的柴油機(jī)直接推進(jìn)系統(tǒng)具有明顯的低成本特點(diǎn)；而直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)具有噪音小，油耗低的特點(diǎn)，但工程船舶及一些特種船舶的推進(jìn)系統(tǒng)，需要兼顧設(shè)備成本和技術(shù)性能兩個要素，單獨(dú)的直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)不能滿足低成本要求，單獨(dú)的柴油機(jī)直接推進(jìn)系統(tǒng)不能滿足油耗低和噪音小的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種基于船舶直流組網(wǎng)的混合動力推進(jìn)系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有的推進(jìn)系統(tǒng)不能兼顧設(shè)備成本和技術(shù)性能兩個因素的技術(shù)問題。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的：

本發(fā)明的總體構(gòu)思是：將直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)與傳統(tǒng)的柴油機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行有效組合，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠地滿足船舶多工況的運(yùn)行要求，在全速航行時采用直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)與柴油主機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)同時驅(qū)動推進(jìn)器工作。當(dāng)船舶負(fù)荷率較低或者需要靜音推進(jìn)的情況下，只采用直流組網(wǎng)全電力推進(jìn)。當(dāng)船舶處于經(jīng)濟(jì)航速時，采用柴油主機(jī)恒定轉(zhuǎn)速推進(jìn)，柴油主機(jī)的冗余功率驅(qū)動直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)中的推進(jìn)電機(jī)做發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將電能回饋給公共直流母線。

一種基于船舶直流組網(wǎng)的混合動力推進(jìn)系統(tǒng)，包括由柴油機(jī)和異步發(fā)電機(jī)組成柴油發(fā)電機(jī)組，柴油發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的交流電通過整流器后與公共直流母線連接在一起，在公共直流母線上分別連接有推進(jìn)電機(jī)逆變器和船舶日用電源逆變器，船舶日用電源逆變器通過日用電源變壓器與船舶日用電負(fù)載連接在一起，推進(jìn)電機(jī)逆變器與推進(jìn)電機(jī)連接在一起，三端齒輪箱的第一端與推進(jìn)電機(jī)的推進(jìn)軸機(jī)械連接，三端齒輪箱的第二端與柴油主機(jī)的輸出軸連接，三端齒輪箱的第三端與主推進(jìn)器的軸連接在一起。

本發(fā)明相對于傳統(tǒng)柴油機(jī)推進(jìn)系統(tǒng)和交流網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)，

具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：整套系統(tǒng)具有較高的集成度，較低的成本，設(shè)備數(shù)量少，占地面積及重量低。本發(fā)明可以使船舶推進(jìn)系統(tǒng)靈活地工作在多種模式中，并且采用變速柴油發(fā)電機(jī)組機(jī)方案，柴油機(jī)油耗明顯降低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是柴電并聯(lián)推進(jìn)的能量流示意圖；

圖3是柴油主機(jī)單獨(dú)推進(jìn)的能量流示意圖；

圖4是全電力推進(jìn)的能量流示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

一種基于船舶直流組網(wǎng)的混合動力推進(jìn)系統(tǒng)，包括由柴油機(jī)1和異步發(fā)電機(jī)2組成柴油發(fā)電機(jī)組3，柴油發(fā)電機(jī)組3產(chǎn)生的交流電通過整流器4后與公共直流母線5連接在一起，在公共直流母線5上分別連接有推進(jìn)電機(jī)逆變器6和船舶日用電源逆變器11，船舶日用電源逆變器11通過日用電源變壓器12與船舶日用電負(fù)載連接在一起，推進(jìn)電機(jī)逆變器6與推進(jìn)電機(jī)7連接在一起，三端齒輪箱9的第一端與推進(jìn)電機(jī)7的推進(jìn)軸機(jī)械連接，三端齒輪箱9的第二端與柴油主機(jī)8的輸出軸連接，三端齒輪箱9的第三端與主推進(jìn)器10的軸連接在一起。

當(dāng)船舶處于全速航行時，船舶負(fù)荷率較高，采用柴電混合推進(jìn)系統(tǒng)，柴油主機(jī)直接推進(jìn)，直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)補(bǔ)充船舶負(fù)載所需的剩余功率。柴油機(jī)1和異步發(fā)電機(jī)2組成柴油發(fā)電機(jī)組3，柴油發(fā)電機(jī)組3產(chǎn)生的交流電通過整流器4后與公共直流母線5連接在一起，在公共直流母線5上分別連接有推進(jìn)電機(jī)逆變器6和船舶日用電源逆變器11，船舶日用電源逆變器11通過船舶日用電源變壓器12與船舶日用電負(fù)載13連接在一起，推進(jìn)電機(jī)逆變器6與推進(jìn)電機(jī)7連接在一起，柴油主機(jī)8和推進(jìn)電機(jī)7通過三端齒輪箱9并聯(lián)驅(qū)動推進(jìn)器10。此工況可以達(dá)到最大的推進(jìn)功率。

當(dāng)船舶處于經(jīng)濟(jì)航速時，采用柴油主機(jī)恒定轉(zhuǎn)速推進(jìn)，冗余功率驅(qū)動直流組網(wǎng)電力推進(jìn)系統(tǒng)中的推進(jìn)電機(jī)做發(fā)電機(jī)運(yùn)行，將電能回饋給公共直流母線。柴油機(jī)1和異步發(fā)電機(jī)2組成柴油發(fā)電機(jī)組3，柴油發(fā)電機(jī)組3產(chǎn)生的交流電通過整流器4后與公共直流母線5連接在一起，在公共直流母線5上分別連接有推進(jìn)電機(jī)逆變器6和船舶日用電源逆變器11，船舶日用電源逆變器11通過船舶日用電源變壓器12與船舶日用電負(fù)載13連接在一起，推進(jìn)電機(jī)逆變器6與推進(jìn)電機(jī)7連接在一起，柴油主機(jī)8、推進(jìn)電機(jī)7和推進(jìn)器10通過三端齒輪箱9連接在一起，柴油主機(jī)8運(yùn)行在恒定轉(zhuǎn)速模式，一部分功率驅(qū)動推進(jìn)器10，冗余功率驅(qū)動推進(jìn)電機(jī)7，推進(jìn)電機(jī)7做發(fā)電機(jī)運(yùn)行，推進(jìn)電機(jī)變頻器6工作在整流模式，將推進(jìn)電機(jī)7產(chǎn)生的交流電整流為直流電，與公共直流母線5連接在一起，與柴油發(fā)電機(jī)3一起為船舶日用電負(fù)載13供電。

當(dāng)船舶負(fù)荷率較低或者需要靜音推進(jìn)的情況下，采用直流組網(wǎng)全電力推進(jìn)，柴油機(jī)1和異步發(fā)電機(jī)2組成柴油發(fā)電機(jī)組3，柴油發(fā)電機(jī)組3產(chǎn)生的交流電通過整流器4后與公共直流母線5連接在一起，在公共直流母線5上分別連接有推進(jìn)電機(jī)逆變器6和船舶日用電源逆變器11，船舶日用電源逆變器11通過船舶日用電源變壓器12與船舶日用電負(fù)載13連接在一起，推進(jìn)電機(jī)逆變器6與推進(jìn)電機(jī)7連接在一起，柴油主機(jī)8、推進(jìn)電機(jī)7和推進(jìn)器10通過三端齒輪箱9連接在一起，關(guān)閉柴油主機(jī)8，推進(jìn)電機(jī)7直接驅(qū)動推進(jìn)器10，系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)能力好，舒適度高。