[发明专利]纯电池动力船舶综合电力系统辐射状电网结构及控制方法

说明书

本发明涉及船舶电力系统技术领域，具体涉及一种纯电池动力船舶综合电力系统辐射状电网结构及控制方法。其电网结构包括直流母排、交流母排、电池组、DC/DC变流器、DC/AC逆变器、推进变频器/整流充电集成装置，DC/DC变流器输入端与电池组之间连接有隔离开关、与直流母排之间连接有第一直流开关组件，DC/DC变流器输出端与直流母排之间连接有第二直流开关组件，至少有一段直流母排通过依次连接的第四直流开关组件、DC/AC逆变器、第一交流断路器连接至第一交流母排，每段直流母排均通过依次连接的第三直流开关组件、推进变频器/整流充电集成装置、第一交流接触器连接至一段第二交流母排，每段第二交流母排均通过一个第二交流接触器连接至一个推进电机。

技术领域

本发明涉及船舶电力系统技术领域，具体涉及一种纯电池动力船舶综合电力系统辐射状电网结构及控制方法。

背景技术

随着我国节能减排、能源生产和消费革命政策的深入实施，我国能源、交通等领域迎来重大发展契机。在内河船舶方面，纯电池动力船舶具有零排放、无污染、静音、操控性好等优点，正逐步在中短途运输船、观光游览船、客货渡船等内河船舶上应用。然而，目前已有和在研的纯电池动力船舶，其综合电力系统电网结构普遍存在以下三方面问题：

1）设备在线检修困难。现有纯电池动力船舶综合电力系统主要采用以快速熔断器为保护元件的低压直流辐射状电网结构，电池接入DC/DC变流器、推进变频器、DC/AC逆变器均通过直流快速熔断器接入750V或1000V直流母排。当这些设备故障需检修时，快速熔断器无法提供断开故障设备支路的功能，导致这些设备无法在线检修，从而限制了系统运行的灵活性。

2）需额外配置岸电整流充电装置，增加了成本、降低了岸电供电效率。一般码头采用390V/50Hz三相交流岸电，为满足船舶停靠码头时电池充电及日用负载供电需求，通常在船上配置高频PWM整流或多脉波不控整流装置，向直流母排供电，再经DC/DC变流器向电池充电、经DC/AC逆变器向日用负载供电。这种方式不仅需要额外增设整流充电装置，增加了成本和船总体资源消耗，而且岸电供电存在两级电能变换，供电效率较低。

3）系统集成度不高。直流配电板、交流配电板分别配置，两者之间需要增加额外的开关元件和电缆，使得系统集成度不高、可靠性降低、成本增加。

为解决纯电池动力船舶综合电力系统面临的上述现实问题，有必要提出一种新型电网结构，在满足全船推进和日用负载供电需求的基本前提下，尽可能优化系统配置、提高系统技术性能、经济性和维修性，增强纯电池动力船舶综合电力系统的性能代价比。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种纯电池动力船舶综合电力系统辐射状电网结构及控制方法，该电网结构不仅可以实现单个支路设备故障时的隔离与在线检修，不影响其他设备正常工作；而且将岸电充电装置与推进变频器功能集成，不需要额外配置充电装置，节省了成本，提高了岸电供电效率，适合于靠岸情况下需较长时间充电的场合；此外，还将直流配电与交流配电综合考虑，由1套集成式变配电设备实现直流配电、交流配电、DC/DC变流器、DC/AC逆变器、推进变频器、岸电整流充电装置功能全部集成，提高了系统集成度、减少了电缆连接，增强了系统运行可靠性。

本发明一种纯电池动力船舶综合电力系统辐射状电网结构，其技术方案为：