一种船舶直流组网电力推进系统的制作方法

 2021-06-21  99人浏览  鱼爪网

1.本发明属于船舶动力领域,涉及船舶直流组网电力推进系统,特别涉及一种基于无刷双馈发电机的船舶直流组网电力推进系统。背景技术:2.传统的船舶直流组网电力推进系统主要分为基于同步发电机的直流组网电力推进系统或者基于异步发电机的直流组网电力推进系统。3.如图1和图2所示,基于同步发电机的直流组网电力推进系统通过自动调速装置调节柴油机转速保证在同步速进行发电,发出恒频恒压交流电通过整流单元整流输入到直流组网;基于异步发电机的直流组网电力推进系统则将与柴油机连接的异步发电机发出交流电通过可控整流模块进行整流到直流母线。基于同步发电机的直流组网电力推进系统需要调节转速至同步速发电造成运行范围小,效率低,并且由于同步发电机存在电刷滑环导致系统安全性降低,维护成本增加;而基于异步发电机的直流组网电力推进系统则必须需要可控整流模块进行整流,造成整个发电系统的成本和控制难度增加。4.随着特种电机的发展进步,无刷双馈电机取消了电刷和滑环,可以利用部分容量变频器实现变速恒频发电,具有高可靠性、高系统效率、低维护成本的优势,解决了原来的基于同步发电机的直流组网电力推进系统必须同步速发电和基于异步发电机的直流组网电力推进系统需要可控整流模块进行整流的问题,具有降低资金投入,可靠性高,效率高的优势。技术实现要素:5.本发明提供一种基于无刷双馈发电机的船舶直流组网电力推进系统,以解决了基于同步发电机的直流组网电力推进系统中需要同步速发电造成运行范围小,效率低以及电刷滑环造成的安全问题和基于异步发电机的直流组网电力推进系统需要可控整流模块进行整流需增加资金投入,可靠性低的问题。6.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种船舶直流组网电力推进系统,包括通过主推进电机逆变单元与公共直流母线连接的主推进电机,通过侧推进电机逆变单元与公共直流母线连接的侧推进电机,以及通过负载逆变单元与公共直流母线连接的负载变压器,主推进电机和侧推进电机的输出端分别连接有主螺旋桨和侧螺旋桨,负载变压器供电给日常负载;还包括分别通过第一整流器和第二整流器与公共直流母线连接的第一无刷双馈发电机和第二无刷双馈发电机,公共直流母线与第一整流器和第二整流器的输出端连接,第一无刷双馈发电机的转轴上连接有第一柴油发电机,第一柴油发电机上连接有第一自动调速装置,第一整流器的输入端与第一无刷双馈发电机的功率绕组pw连接,第一无刷双馈发电机的控制绕组cw连接有第一变频器,第一变频器另一端回馈连接第一无刷双馈发电机的功率绕组pw,第二无刷双馈发电机的转轴上连接第二柴油发电机,第二柴油发电机上连接有第二自动调速装置,第二整流器的输入端与第二无刷双馈发电机的功率绕组pw连接,第二无刷双馈发电机的控制绕组cw连接有第二变频器,第二变频器另一端回馈连接第二无刷双馈发电机的功率绕组pw。7.本发明的有益效果是:本发明使用无刷双馈发电机与柴油机组成直流组网电力推进系统的柴油发电机组,相对于基于同步发电机的直流组网电力推进系统来讲,不再必须调节转速至同步速发电,发电机运行范围更广,效率更高;相对于基于异步发电机直流组网电力推进系统不需要可控整流模块进行整流,具有降低资金投入,可靠性高的优势。在对转速运行范围广的船舶中,无刷双馈电机能够实现变速恒频发电,其发电电压的幅值频率稳定,发电质量高。8.本发明用无刷双馈发电机代替原有的异步发电机,解决了传统基于异步发电机的船舶交流电力推进系统中需可控整流模块,可以使用不控整流,降低了投入成本和控制复杂性。附图说明9.图1为现有同步发电机直流组网电力推进系统的结构示意图;图2为现有异步发电机直流组网电力推进系统的结构示意图;图3为本发明推进系统的结构示意图;图4为本发明推进系统的具体控制结构示意图。10.各附图标记为:1—第一柴油发电机,2—第一变频器,3—第一无刷双馈发电机,4—第一整流器,5—主推进电机逆变单元,6—主推进电机,7—主螺旋桨,8—第二柴油发电机,9—第二无刷双馈发电机,10—第二变频器,11—第二整流器,12—侧推进电机逆变单元,13—侧推进电机,14—侧螺旋桨,15—公共直流母线,16—负载逆变单元,17—负载变压器,18—日常负载,19—第一自动调速装置,20—第二自动调速装置。具体实施方式11.下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。12.无刷双馈电机是一种新型电机,与传统电机最明显不同在于定子上有两套没有直接耦合联系的 绕组,即功率绕组pw和控制绕组cw。13.参照图3所示,本发明公开的一种基于无刷双馈电机的船舶直流组网电力推进系统,包括通过主推进电机逆变单元5与公共直流母线15连接的主推进电机6,通过侧推进电机逆变单元12与公共直流母线15连接的侧推进电机13,以及通过负载逆变单元16与公共直流母线15连接的负载变压器17,主推进电机6和侧推进电机13的输出端分别连接有主螺旋桨7和侧螺旋桨14,负载变压器17供电给日常负载18;还包括分别通过第一整流器4和第二整流器11与公共直流母线15连接的第一无刷双馈发电机3和第二无刷双馈发电机9,公共直流母线15与第一整流器4和第二整流器11的输出端连接,第一无刷双馈发电机3的转轴上连接有第一柴油发电机1,第一柴油发电机1上连接有第一自动调速装置19,第一整流器4的输入端与第一无刷双馈发电机3的功率绕组pw连接,第一无刷双馈发电机3的控制绕组cw连接有第一变频器2,第一变频器2另一端回馈连接第一无刷双馈发电机3的功率绕组pw,第二无刷双馈发电机9的转轴上连接第二柴油发电机8,第二柴油发电机8上连接有第二自动调速装置20,第二整流器11的输入端与第二无刷双馈发电机9的功率绕组pw连接,第二无刷双馈发电机9的控制绕组cw连接有第二变频器10,第二变频器10另一端回馈连接第二无刷双馈发电机9的功率绕组pw。第一整流器4和第二整流器11的输出端连接公共直流母线15。14.参照图4所示,基于无刷双馈电机的船舶直流组网电力推进系统工作过程为:首先启动第一柴油发电机1/第二柴油发电机8使第一无刷双馈发电机3/第二无刷双馈发电机9运行;之后启动第一变频器2/第二变频器10外加380v交流电使变频器直流母线充电,变频器中整流单元ac/dc启动给第一无刷双馈发电机3/第二无刷双馈发电机9进行交流励磁,因此不需要额外的励磁单元;此后启动变频器中逆变单元dc/ac;最后第一无刷双馈发电机3/第二无刷双馈发电机9在第一柴油发电机1/第二柴油发电机8动力驱动下启动发出交流电。15.整个发电系统在系统控制器的控制下根据设定值和收集的信号发出相应的调制信号pwm对变频器进行调节,使得第一无刷双馈发电机3/第二无刷双馈发电机9功率绕组pw发出设定的频率和幅值的交流电到第一整流器4/第二整流器11进行整流后连接公共直流母线15。16.本发明用无刷双馈发电机代替原有的同步发电机,解决了传统基于同步发电机的船舶交流电力推进系统中需自动调速装置保证柴油机运行在同步转速进行定速恒频发电的不足,有效减少油耗和噪声,降低了长期运行成本。17.本发明用无刷双馈发电机代替原有的同步发电机,不再需要额外励磁装置励磁,使得整个电力推进系统的重量、体积和成本降低,并且取消电刷滑环使得在降低维护成本和停机时间的同时也保证发电系统更加安全可靠。18.本发明用无刷双馈发电机代替原有的同步发电机,此时通过整流单元的交流电可以根据需要设置频率和电压幅值,不再必须与同步速保持一致,对于整流单元的选择更具有灵活性。19.本发明整个系统综合基于同步发电机的船舶直流组网电力推进系统和基于异步发电机的船舶直流组网电力推进系统的优点,既能增加发电运行范围和取消电刷滑环,也不需要可控整流单元,保证在降低成本和系统复杂性的同时,运行效率和可靠性更高。20.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,以及部分运用的实施例,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明创造构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

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