[实用新型]一种基于永磁电机的柴电混合动力系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于船舶应用的动力系统，特别涉及一种基于永磁电机的柴电混合动力系统。

背景技术

传统的船舶动力系统中，推进动力系统和电站分别采用独立的柴油机提供能量，具体地说，推进动力系统采用柴油机通过齿轮箱驱动推进器，船舶电站采用另一个由柴油机和同步发电机组组成的电站柴油发电机组构建船舶电站，对船用负载进行供电。

最近开始出现了一种柴电混合系统，即柴油机的齿轮箱不仅连接推进器，同时连接一个电机，在变频器的驱动下，这个电机既可以运行在发电机状态，也可以运行在电动机状态，这个电机一般选择为无刷同步电机，这种方案的优势在于无刷同步电机具有非常优越的发电性能，但是缺点在于传统的无刷同步电机没有电动起动功能，因此不适合做电动机，也有的方案中将这个电机选择为鼠笼异步电机，这种方案的优势在于异步电机具有优越的启动功能，很适合做电动机运行，但是缺点在于异步电机必须通过外部励磁才能进入发电状态，因此很不适合做发电机运行。

发明内容

本发明提供了一种基于永磁电机的柴电混合动力系统，提供了这一系统的多种运行方式的切换方法，解决了现有的船舶电机难以同时具备发电和电动两种功能的技术难题。

本发明的总体构思是主推进柴油机通过齿轮箱和永磁电机连接，永磁电机连接一个变频器，变频器最终和船用电站或者船用负载连接。

一种传统的基于永磁电机的柴电混合动力系统，包括螺旋桨推进器1、齿轮箱2、主推进柴油机3、电站柴油发电机组7和船用负载9，主推进柴油机3通过齿轮箱2连接有螺旋桨推进器1，电站柴油发电机组7通过主断路器8与船用负载9连接在一起，在齿轮箱2上连接有永磁电机4，永磁电机4的定子绕组与变频器5的机侧输出端连接在一起，变频器5网侧输出端通过轴带断路器6与船用负载9连接在一起，主断路器8处于闭合状态，轴带断路器6处于断开状态，此时变频器5不工作，推进器1由主推进柴油机3驱动，船用电站由船用发电机组7提供，对船用负载9进行供电。

一种单独发电的基于永磁电机的柴电混合动力系统，包括螺旋桨推进器1、齿轮箱2、主推进柴油机3、电站柴油发电机组7和船用负载9，主推进柴油机3通过齿轮箱2连接有螺旋桨推进器1，电站柴油发电机组7通过主断路器8与船用负载9连接在一起，在齿轮箱2上连接有永磁电机4，永磁电机4的定子绕组与变频器5的机侧输出端连接在一起，变频器5网侧输出端通过轴带断路器6与船用负载9连接在一起，主断路器8处于断开状态，轴带断路器6处于闭合状态，即当主推进柴油机3具有足够的功率冗余时，可以将多余的机械能通过电机传输给变频器输出稳定的电压给船用系统供电，关闭电站柴油发电机组7。

一种并联发电的基于永磁电机的柴电混合动力系统，包括螺旋桨推进器1、齿轮箱2、主推进柴油机3、电站柴油发电机组7和船用负载9，主推进柴油机3通过齿轮箱2连接有螺旋桨推进器1，电站柴油发电机组7通过主断路器8与船用负载9连接在一起，在齿轮箱2上连接有永磁电机4，永磁电机4的定子绕组与变频器5的机侧输出端连接在一起，变频器5网侧输出端通过轴带断路器6与船用负载9连接在一起，主断路器8处于闭合状态，轴带断路器6处于闭合状态，即当主推进柴油机3具有足够的功率冗余且负载容量很大时，主推进柴油机3和电站柴油发电机组7同时为船用系统供电。

一种单独推进的基于永磁电机的柴电混合动力系统，包括螺旋桨推进器1、齿轮箱2、主推进柴油机3、电站柴油发电机组7和船用负载9，主推进柴油机3通过齿轮箱2连接有螺旋桨推进器1，电站柴油发电机组7通过主断路器8与船用负载9连接在一起，在齿轮箱2上连接有永磁电机4，永磁电机4的定子绕组与变频器5的机侧输出端连接在一起，变频器5网侧输出端通过轴带断路器6与船用负载9连接在一起，主断路器8处于闭合状态，轴带断路器6处于闭合状态，即当主推进柴油机3故障不能运行时，变频器可以从船用电站取电，使电机工作在电动机状态，单独驱动推进器。

一种并联推进的基于永磁电机的柴电混合动力系统，包括螺旋桨推进器1、齿轮箱2、主推进柴油机3、电站柴油发电机组7和船用负载9，主推进柴油机3通过齿轮箱2连接有螺旋桨推进器1，电站柴油发电机组7通过主断路器8与船用负载9连接在一起，在齿轮箱2上连接有永磁电机4，永磁电机4的定子绕组与变频器5的机侧输出端连接在一起，变频器5网侧输出端通过轴带断路器6与船用负载9连接在一起，主断路器8处于闭合状态，轴带断路器6处于闭合状态，即当主推进柴油机3不足以提供所需的动力输出时，变频器可以从船用电站取电，使电机工作在电动机状态。