[发明专利]一种纯电动公务艇动力系统

说明书

本发明属于船艇纯电动技术领域，涉及一种纯电动公务艇动力系统，包括至少两组结构相同的主电路拓扑结构，该结构包括动力模块，通过双向DC‑DC稳压模块及熔断器供电至直流母排；直流母排，用于整船电能的接入及分配，且直流母排设置有至少一个熔断器；动力模块的直流电通过双向DC‑DC稳压模块及熔断器接入，通过熔断器、DC‑AC逆变模块逆变成交流电供电力推进系统及全船辅助、日用负荷使用；双向DC‑DC稳压模块、DC‑AC逆变模块及直流母排分别通过profinet总线与功率管理系统通信，以控制各模块的工作，各模块将各自的实时运行状态信息上传至功率管理系统，便于功率管理系统对整船数据进行分析处理。

技术领域

本发明属于船艇纯电动技术领域，涉及动力系统，具体涉及一种纯电动公务艇动力系统。

背景技术

我国船艇行业纯电动技术应用较晚，截至目前尚未有真正取得中国船级社认可的纯电动公务艇在运行。目前，公务艇动力系统主要以柴油机直驱为主，少量采用油-电混动、纯电的推进方式。然而，柴油机直驱及油-电混动并未真正解决船舶排放的污染问题，少量纯电动公务艇采用“动力电池组(或超级电容)+变直流母线”的推进方式，这种主拓扑结构无法控制动力电池组(或超级电容)的功率输出、无法实现等电压条件并网、无法实现通过直流母排进行动力电池组(或超级电容)的充电、选择性保护等一系列问题，市场试用情况不佳。

目前，国内应用较多的电动公务艇动力系统拓扑如图1所示，这种动力系统采用动力电池组和柴油发电机组共同作为电源的供电模式。柴油机作为原动机带动发电机发出交流电，同时动力电池组作为清洁能源通过逆变器提供交流电。两种电源所提供的电能在频率、电压、相序相同的情况下通过配电设备并网；推进时电能通过交-交变频器提供频率和电压可变的交流电控制电动机带动螺旋桨旋转，辅助及生活用电一般通过日用变压器电压转换后供给辅助设备。然而，这种油电混合交流网的供电模式存在以下缺点：首先，其并未解决环境污染问题、未真正实现清洁化，动力电池仅作为一种清洁能源元素存在；其次，对于对舒适度要求较高的公务艇、游览船、观光船，柴油机的振动及机械噪音尚未得到解决；最后，这种主拓扑结构要求柴油机必须是定速机，否则，由于发电机发出电能电压的变动不能实现与电池组的实时并网。

为了克服上述油电混合交流网供电模式存在的问题，又出现了如图2所示的纯电动变母线直流网供电模式。这种主拓扑公务艇的电能完全来源于动力电池组，动力电池组通过直流母线提供变化的直流电供给负荷，推进负荷、辅助及日用负荷均挂接在逆变器上，通过逆变器将直流电变换成交流电给负荷供电。然而，这种拓扑结构完全采用动力电池组供电，虽然解决了柴油机所带来的噪声、振动、污染等问题，实现了清洁化；但这种主拓扑结构仅适用于动力电池组容量较小、推进功率小的公务艇。直流母线电压随着动力电池组的放电一直处于变化状态且无法控制：一方面各电池组内部环流较大，发热明显；另一方面对逆变器的直流侧输入电压范围要求较宽。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种纯电动公务艇动力系统，从而保证公务艇的舒适性及供电稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种纯电动公务艇动力系统，包括至少两组结构相同的主电路拓扑结构，所述主电路拓扑结构包括，

动力模块，通过双向DC-DC稳压模块及熔断器供电至直流母排；

直流母排，用于整船电能的接入及分配，且直流母排设置有至少一个熔断器；动力模块的直流电通过双向DC-DC稳压模块及熔断器接入，通过熔断器、DC-AC逆变模块逆变成交流电供电力推进系统及全船辅助、日用负荷使用；

双向DC-DC稳压模块、DC-AC逆变模块及直流母排分别与功率管理系统通信，以控制各模块的工作，各模块将各自的实时运行状态信息上传至功率管理系统，便于功率管理系统对整船数据进行分析处理。

进一步，所述直流母排还连接有AC-DC整流模块，用于在停泊时配合双向DC/DC稳压模块完成充电。