一種船用電力推進(jìn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種船用電力推進(jìn)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：發(fā)電機(jī)組、交流配電板匯流排、電力推進(jìn)子系統(tǒng)、諧波濾波檢測(cè)子系統(tǒng)和用電設(shè)備。用電設(shè)備連接于交流配電板匯流排，電力推進(jìn)子系統(tǒng)包括：推進(jìn)電機(jī)和六脈波變頻器；諧波濾波檢測(cè)子系統(tǒng)包括：有源濾波器和電流互感器，發(fā)電機(jī)組連接于交流配電板匯流排，六脈波變頻器一端連接于交流配電板匯流排，另一端連接于推進(jìn)電機(jī)，有源濾波器與電力推進(jìn)子系統(tǒng)并聯(lián)連接于交流配電板匯流排，交流配電板匯流排上設(shè)有電流互感器，且電流互感器連接于有源濾波器的諧波檢測(cè)分離模塊，本實(shí)用新型的有源濾波器與電力推進(jìn)子系統(tǒng)并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)互不干擾,并達(dá)到有效濾除諧波的目的。
【專利說明】
一種船用電力推進(jìn)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種船用電力推進(jìn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子技術(shù)領(lǐng)域的突飛猛進(jìn)，交流電力驅(qū)動(dòng)以其不可比擬的優(yōu)勢(shì)，在船舶上得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。因電力推進(jìn)船舶采用交流變頻調(diào)速，會(huì)對(duì)容量相對(duì)較小的船舶電站帶來(lái)諧波污染，直接影響到船上其他用電設(shè)備的使用壽命。所以，設(shè)計(jì)船舶交流電力推進(jìn)系統(tǒng)，必須考慮諧波治理，使系統(tǒng)的諧波含量控制在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的5%以內(nèi)。
[0003]目前，船用交流電力推進(jìn)系統(tǒng)方案有三種，分別是:在變頻器的前端增加移相變壓器，應(yīng)用12脈波整流變頻器來(lái)減少諧波;應(yīng)用6脈波變頻器，在變頻器前端增加無(wú)源濾波器來(lái)減少諧波，達(dá)到滿足規(guī)范要求的目的；應(yīng)用AFE(即有源前端)變頻器，即變頻器的整流部分可控型功率器件，并附加電抗器以達(dá)到減小諧波的目的。
[0004]上述方案存在以下缺點(diǎn):
[0005](I)設(shè)備體積大，難以布置；
[0006](2)總效率低，功率損失大；
[0007](3)設(shè)備共用性差；
[0008](4)冗余性差；
[0009](5)成本高。
[0010]為了解決上述問題，本實(shí)用新型采用了新的技術(shù)方案。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0011]本實(shí)用新型的目的在于提供一種高效率的船用電力推進(jìn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用一臺(tái)連接于交流配電板匯流排的有源濾波器作為船用電力推進(jìn)系統(tǒng)的濾波手段，且該有源濾波器的容量?jī)H是現(xiàn)有方案的30%左右，大幅降低了濾波設(shè)備的容量和體積;該系統(tǒng)采用電流互感器作為諧波補(bǔ)償檢測(cè)設(shè)備，可以檢測(cè)交流配電板匯流排的電流并將其送至有源濾波器控制電路的諧波檢測(cè)分離模塊，為有源濾波器有效工作提供信號(hào)反饋;該系統(tǒng)的有源濾波器與電力推進(jìn)子系統(tǒng)并聯(lián)于交流配電板匯流排，實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)互不干擾，并達(dá)到有效濾除諧波的目的。
[0012]在本實(shí)用新型中，提供了一種船用電力推進(jìn)系統(tǒng)，包括:N個(gè)發(fā)電機(jī)組、交流配電板匯流排、M個(gè)電力推進(jìn)子系統(tǒng)、X個(gè)諧波濾波檢測(cè)子系統(tǒng)和用電設(shè)備；
[0013]所述用電設(shè)備連接于所述交流配電板匯流排；
[0014]所述電力推進(jìn)子系統(tǒng)包括:推進(jìn)電機(jī)和六脈波變頻器；
[0015]所述諧波濾波檢測(cè)子系統(tǒng)包括:有源濾波器和電流互感器；
[0016]所述發(fā)電機(jī)組連接于所述交流配電板匯流排，用于給所述用電設(shè)備提供電源；
[0017]所述交流配電板匯流排用于分配和控制所述發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能；
[0018]所述六脈波變頻器一端連接于所述交流配電板匯流排，另一端連接于所述推進(jìn)電機(jī)；
[0019]所述六脈波變頻器用于給所述推進(jìn)電機(jī)提供變頻電源，所述推進(jìn)電機(jī)用于將所述變頻電源的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)螺旋槳或其他船用設(shè)備運(yùn)行；
[0020]所述有源濾波器連接于所述交流配電板匯流排，且所述有源濾波器與所述電力推進(jìn)子系統(tǒng)并聯(lián)；
[0021]所述交流配電板匯流排上設(shè)有所述電流互感器，且所述電流互感器連接于所述有源濾波器的諧波檢測(cè)分離模塊；
[0022]所述有源濾波器用于對(duì)所述船用電力推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行濾波，所述電流互感器用于將檢測(cè)到的電流輸送至所述諧波檢測(cè)分離模塊；
[0023]所述N為I2的整數(shù)，所述M為I I的整數(shù)，所述X為I I的整數(shù)。
[0024]本實(shí)用新型實(shí)施方式與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要區(qū)別及其效果在于:
[0025]該系統(tǒng)采用一臺(tái)連接于交流配電板匯流排的有源濾波器作為船用電力推進(jìn)系統(tǒng)的濾波手段，其容量?jī)H是現(xiàn)有方案的30%左右，大大減小了設(shè)備體積和設(shè)備容量，也使得系統(tǒng)的功率損失更小，效率更高；
[0026]有源濾波器與電力推進(jìn)子系統(tǒng)并聯(lián)于交流配電板匯流排，實(shí)現(xiàn)故障狀態(tài)互不干擾，并達(dá)到有效濾除諧波的目的；
[0027]所述系統(tǒng)采用電流互感器作為諧波補(bǔ)償檢測(cè)設(shè)備，可以檢測(cè)交流配電板匯流排的電流并將其送至有源濾波器控制電路的諧波檢測(cè)分離模塊，為有源濾波器有效工作提供信號(hào)反饋；
[0028]所述有源濾波器設(shè)有諧波檢測(cè)分離模塊，可以將諧波與基波分離；
[0029]所述系統(tǒng)采用六脈波變頻器，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)變頻調(diào)速；
[0030]所述有源濾波器包括IGBT模塊，可以輸出與諧波方向相反、大小相等的補(bǔ)償電流，以抵消系統(tǒng)中已有的諧波；
[0031 ]所述系統(tǒng)性價(jià)比高，易于擴(kuò)展和進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)。
[0032]進(jìn)一步地，所述發(fā)電機(jī)組與所述交流配電板匯流排之間設(shè)有斷路器，可以控制所述發(fā)電機(jī)組與所述交流配電板匯流排之間的通路情況。
[0033]進(jìn)一步地，所述六脈波變頻器與所述交流配電板匯流排之間設(shè)有斷路器，可以控制所述六脈波變頻器與所述交流配電板匯流排之間的通路情況。
[0034]進(jìn)一步地，所述有源濾波器與所述交流配電板匯流排之間設(shè)有斷路器，可以控制所述有源濾波器與所述交流配電板匯流排之間的通路情況。
[0035]進(jìn)一步地，所述交流配電板匯流排上設(shè)有隔離開關(guān)，可以保護(hù)設(shè)備和/或隔離故障。
[0036]進(jìn)一步地，自動(dòng)控制裝置與發(fā)電機(jī)組和交流配電板匯流排之間的斷路器相連，可以自動(dòng)控制所述斷路器的工作狀態(tài)。
【附圖說明】
[0037]圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施方式中的船用電力推進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖2是本實(shí)用新型第二實(shí)施方式中的船用電力推進(jìn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]在以下的敘述中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。
[0040]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0041]本實(shí)用新型第一實(shí)施方式涉及一種船用電力推進(jìn)系統(tǒng)，圖1是該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]如圖所示，所述船用電力推進(jìn)系統(tǒng)包括:N個(gè)發(fā)電機(jī)組1、交流配電板匯流排2、M個(gè)電力推進(jìn)子系統(tǒng)3、X個(gè)諧波濾波檢測(cè)子系統(tǒng)4和用電設(shè)備5。
[0043]所述用電設(shè)備5連接于所述交流配電板匯流排2。
[0044]所述電力推進(jìn)子系統(tǒng)3包括:推進(jìn)電機(jī)6和六脈波變頻器7;所述諧波濾波檢測(cè)子系統(tǒng)4包括:有源濾波器8和電流互感器9。
[0045]所述發(fā)電機(jī)組I連接于所述交流配電板匯流排2，用于給所述用電設(shè)備5提供電源。
[0046]所述交流配電板匯流排2用于分配和控制所述發(fā)電機(jī)組I發(fā)出的電能。
[0047]所述推進(jìn)電機(jī)6連接于所述交流配電板匯流排2，且所述推進(jìn)電機(jī)6與所述交流配電板匯流排2之間設(shè)有所述六脈波變頻器7。
[0048]所述六脈波變頻器7用于給所述推進(jìn)電機(jī)6提供變頻電源，所述推進(jìn)電機(jī)6用于將所述變頻電源的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)螺旋槳或其他船用設(shè)備運(yùn)行。
[0049]所述有源濾波器8連接于所述交流配電板匯流排2，且所述有源濾波器8與所述電力推進(jìn)子系統(tǒng)3并聯(lián)。
[0050]所述交流配電板匯流排2上設(shè)有所述電流互感器9，且所述電流互感器9連接于所述有源濾波器8的諧波檢測(cè)分離模塊10。
[0051]所述有源濾波器8用于對(duì)所述船用電力推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行濾波，所述電流互感器9用于將檢測(cè)到的電流輸送至所述諧波檢測(cè)分離模塊10。
[0052]所述有源濾波器8包括IGBT模塊13，所述IGBT模塊13連接于所述諧波檢測(cè)分離模塊10，用于輸出與諧波方向相反、大小相等的補(bǔ)償電流，以抵消系統(tǒng)中已有的諧波。
[0053]所述N為I2的整數(shù)，所述M為I I的整數(shù)，所述X為I I的整數(shù)。
[0054]在本實(shí)施方式中，有源濾波器8的容量?jī)H是現(xiàn)有方案的30%左右，所述N為2，所述M為2，所述X為I。
[0055]擴(kuò)展:所述諧波檢測(cè)分離模塊10是指所述有源濾波器8中的諧波運(yùn)算電路，它通過接收所述電流互感器9傳輸?shù)碾娏餍盘?hào)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線路中的電流，并將模擬電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，送入高速數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制(PffM)信號(hào)形式向補(bǔ)償電流電路發(fā)出驅(qū)動(dòng)脈沖，驅(qū)動(dòng)功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補(bǔ)償電流注入船用電站，對(duì)諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償或抵消，主動(dòng)消除電力諧波；
[0056]所述有源濾波器8的數(shù)量不需與推進(jìn)設(shè)備數(shù)量匹配，可設(shè)置一臺(tái)，也可根據(jù)系統(tǒng)冗余性的要求設(shè)置多臺(tái)，但對(duì)于一個(gè)已經(jīng)確定的系統(tǒng)來(lái)說，其總?cè)萘坎蛔儭?br>[0057]本實(shí)施方式中，該系統(tǒng)采用一臺(tái)連接于交流配電板匯流排2的有源濾波器8作為船用電力推進(jìn)系統(tǒng)的濾波手段，其容量?jī)H是現(xiàn)有方案的30%左右，大大減小了設(shè)備體積和設(shè)備容量，也使得系統(tǒng)的功率損失更小，效率更高；
[0058]有源濾波器8與電力推進(jìn)子系統(tǒng)3并聯(lián)于交流配電板匯流排2，實(shí)現(xiàn)設(shè)備共享，提高了系統(tǒng)的可靠性；
[0059]所述系統(tǒng)采用電流互感器9作為諧波補(bǔ)償檢測(cè)設(shè)備，可以檢測(cè)交流配電板匯流排2的電流并將其送至有源濾波器8控制電路的諧波檢測(cè)分離模塊10，為有源濾波器8有效工作提供信號(hào)反饋；
[0060]所述有源濾波器8設(shè)有諧波檢測(cè)分離模塊10，可以將諧波與基波分離；
[0061]所述系統(tǒng)采用六脈波變頻器7，實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)變頻調(diào)速；
[0062]所述有源濾波器8包括IGBT模塊13，可以輸出與諧波方向相反、大小相等的補(bǔ)償電流，以抵消系統(tǒng)中已有的諧波，將全功率范圍內(nèi)的系統(tǒng)諧波控制在規(guī)定要求的5%以內(nèi)甚至更低，有效補(bǔ)償了系統(tǒng)功率因數(shù)，減小了系統(tǒng)發(fā)熱；
[0063]所述系統(tǒng)性價(jià)比高，易于擴(kuò)展和進(jìn)行冗余設(shè)計(jì)。
[0064]本實(shí)用新型第二實(shí)施方式涉及一種船用電力推進(jìn)系統(tǒng)，圖2是該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0065]如圖所示，第二實(shí)施方式在第一實(shí)施方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，主要改進(jìn)之處在于:所述發(fā)電機(jī)組I與所述交流配電板匯流排2之間設(shè)有斷路器11，可以控制所述發(fā)電機(jī)組I與所述交流配電板匯流排2之間的通路情況;所述六脈波變頻器7與所述交流配電板匯流排2之間設(shè)有斷路器11，可以控制所述六脈波變頻器7與所述交流配電板匯流排2之間的通路情況;所述有源濾波器8與所述交流配電板匯流排2之間設(shè)有斷路器11，可以控制所述有源濾波器8與所述交流配電板匯流排2之間的通路情況;所述交流配電板匯流排2上設(shè)有隔離開關(guān)12，可以保護(hù)設(shè)備和/或隔離故障；自動(dòng)控制裝置14與發(fā)電機(jī)組I和交流配電板匯流排2之間的斷路器11相連，可以自動(dòng)控制所述斷路器11的工作狀態(tài)。
[0066]具體地說:
[0067]所述發(fā)電機(jī)組I與所述交流配電板匯流排2之間設(shè)有斷路器11，用于控制所述發(fā)電機(jī)組I與所述交流配電板匯流排2之間的通路情況。
[0068]所述六脈波變頻器7與所述交流配電板匯流排2之間設(shè)有斷路器11，用于控制所述六脈波變頻器7與所述交流配電板匯流排2之間的通路情況。
[0069]所述有源濾波器8與所述交流配電板匯流排2之間設(shè)有斷路器11，用于控制所述有源濾波器8與所述交流配電板匯流排2之間的通路情況。
[0070]所述交流配電板匯流排2上設(shè)有隔離開關(guān)12，用于保護(hù)設(shè)備和/或隔離故障。
[0071]自動(dòng)控制裝置14與發(fā)電機(jī)組I和交流配電板匯流排2之間的斷路器11相連，用于自動(dòng)控制所述斷路器11的工作狀態(tài)。
[0072]需要說明的是，在本專利的權(quán)利要求和說明書中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0073]雖然通過參照本實(shí)用新型的某些優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了圖示和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種船用電力推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，包括:N個(gè)發(fā)電機(jī)組、交流配電板匯流排、M個(gè)電力推進(jìn)子系統(tǒng)、X個(gè)諧波濾波檢測(cè)子系統(tǒng)和用電設(shè)備； 所述用電設(shè)備連接于所述交流配電板匯流排； 所述電力推進(jìn)子系統(tǒng)包括:推進(jìn)電機(jī)和六脈波變頻器； 所述諧波濾波檢測(cè)子系統(tǒng)包括:有源濾波器和電流互感器； 所述發(fā)電機(jī)組連接于所述交流配電板匯流排，用于給所述用電設(shè)備提供電源； 所述交流配電板匯流排用于分配和控制所述發(fā)電機(jī)組發(fā)出的電能； 所述六脈波變頻器一端連接于所述交流配電板匯流排，另一端連接于所述推進(jìn)電機(jī)；所述六脈波變頻器用于給所述推進(jìn)電機(jī)提供變頻電源，所述推進(jìn)電機(jī)用于將所述變頻電源的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)螺旋槳或其他船用設(shè)備運(yùn)行； 所述有源濾波器連接于所述交流配電板匯流排，且所述有源濾波器與所述電力推進(jìn)子系統(tǒng)并聯(lián)； 所述交流配電板匯流排上設(shè)有所述電流互感器，且所述電流互感器連接于所述有源濾波器的諧波檢測(cè)分離模塊； 所述有源濾波器用于對(duì)所述船用電力推進(jìn)系統(tǒng)進(jìn)行濾波，所述電流互感器用于將檢測(cè)到的電流輸送至所述諧波檢測(cè)分離模塊； 所述N為2 2的整數(shù)，所述M為2 I的整數(shù)，所述X為2 I的整數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用電力推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)電機(jī)組與所述交流配電板匯流排之間設(shè)有斷路器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用電力推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述六脈波變頻器與所述交流配電板匯流排之間設(shè)有斷路器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用電力推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述有源濾波器與所述交流配電板匯流排之間設(shè)有斷路器。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用電力推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述交流配電板匯流排上設(shè)有隔離開關(guān)，用于保護(hù)設(shè)備和/或隔離故障。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種船用電力推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，所述有源濾波器包括IGBT模塊，所述IGBT模塊連接于所述諧波檢測(cè)分離模塊。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種船用電力推進(jìn)系統(tǒng)，其特征在于，自動(dòng)控制裝置與所述斷路器相連，用于自動(dòng)控制所述斷路器的工作狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】B63H21/17GK205469743SQ201620022923
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年1月11日
【發(fā)明人】董曉妮, 程衛(wèi)東, 王洋, 姚世強(qiáng)
【申請(qǐng)人】北車船舶與海洋工程發(fā)展有限公司