本發明涉及一種應用于船舶的動力推進系統，特別涉及一種基于船舶直流組網技術的電力推進和傳統柴油機推進相混合的動力推進系統。

背景技術：

在工程船舶及一些特種船舶中，推進系統一般是采用柴油機作為原動機，柴油機直接驅動船舶推進器推動船舶運行的，其推進系統是由柴油機、減速器和推進器組成。柴油機的主軸與推進器軸是直接連接在一起的，存在軸系占用空間大，振動噪音強的問題。特別是當船舶負載發生較大變化時，柴油機不能迅速跟隨變化，造成柴油機運行工況差，耗油量高的缺陷。這種方案的最大優勢是設備成本比較低廉。為了節省船舶軸系布置空間，提高船舶電氣驅動響應速度和可操控性，開發出了船舶交流組網電力推進系統，即柴油機帶動同步發電機發電，產生的恒頻恒壓交流電通過交流配電盤進行交流組網，交流組網后的交流電壓在經過交-直-交變頻器后，驅動船舶推進電動機工作，推進電動機在驅動船舶推進器推動船舶運行。當船舶負載發生變化時，由于同步發電機具有輸出同頻同壓恒定交流電壓的特點，只能通過切斷或增加同步發電機的方式，來適應負載功率的變化，由于這種切換方式是非線性的，會造成運行的柴油機不能運行在最佳的功率效率點上，存在燃油使用率極其低下的問題。此外，交流組網推進系統的交流配電盤兩側的控制系統是單獨設計控制的，存在柴油發電機組的控制與推動系統協的控制割裂，整個系統的集成性較差，設備占地空間大，設備價格高。

隨著技術的發展，出現了一種直流組網電力推進系統，船舶上的每臺柴油機均帶動一臺異步發電機發電，每臺異步發電機連接各自的整流器，整流后的直流連接到公共直流母線上，公共直流母線上并聯有多路的逆變器，每個逆變器連接有各自的推進電機，每個推進電機與各自的船舶推進器連接。當船舶的負載發生變化時，由于采用了異步發電機，可連續動態調節每臺柴油機的轉速，使柴油機運行在最佳燃油功耗上，實現了柴油機的變速運行，降低了柴油機的油耗。由于比交流組網電力推進系統省去了變壓器和交流配電盤，減少了設備配置。另外，由于并聯的各路變頻器是采用公共直流母線進行組網的，避免了各路變頻器的諧波的相互干擾。傳統的柴油機直接推進系統具有明顯的低成本特點；而直流組網電力推進系統具有噪音小，油耗低的特點，但工程船舶及一些特種船舶的推進系統，需要兼顧設備成本和技術性能兩個要素，單獨的直流組網電力推進系統不能滿足低成本要求，單獨的柴油機直接推進系統不能滿足油耗低和噪音小的要求。

技術實現要素：

本發明提供了一種基于船舶直流組網的混合動力推進系統，解決了現有的推進系統不能兼顧設備成本和技術性能兩個因素的技術問題。

本發明是通過以下技術方案解決以上技術問題的：

本發明的總體構思是：將直流組網電力推進系統與傳統的柴油機推進系統進行有效組合，經濟實惠地滿足船舶多工況的運行要求，在全速航行時采用直流組網電力推進系統與柴油主機推進系統同時驅動推進器工作。當船舶負荷率較低或者需要靜音推進的情況下，只采用直流組網全電力推進。當船舶處于經濟航速時，采用柴油主機恒定轉速推進，柴油主機的冗余功率驅動直流組網電力推進系統中的推進電機做發電機運行，將電能回饋給公共直流母線。

一種基于船舶直流組網的混合動力推進系統，包括由柴油機和異步發電機組成柴油發電機組，柴油發電機組產生的交流電通過整流器后與公共直流母線連接在一起，在公共直流母線上分別連接有推進電機逆變器和船舶日用電源逆變器，船舶日用電源逆變器通過日用電源變壓器與船舶日用電負載連接在一起，推進電機逆變器與推進電機連接在一起，三端齒輪箱的第一端與推進電機的推進軸機械連接，三端齒輪箱的第二端與柴油主機的輸出軸連接，三端齒輪箱的第三端與主推進器的軸連接在一起。

本發明相對于傳統柴油機推進系統和交流網電力推進系統，

具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點：整套系統具有較高的集成度，較低的成本，設備數量少，占地面積及重量低。本發明可以使船舶推進系統靈活地工作在多種模式中，并且采用變速柴油發電機組機方案，柴油機油耗明顯降低。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖；

圖2是柴電并聯推進的能量流示意圖；

圖3是柴油主機單獨推進的能量流示意圖；

圖4是全電力推進的能量流示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

一種基于船舶直流組網的混合動力推進系統，包括由柴油機1和異步發電機2組成柴油發電機組3，柴油發電機組3產生的交流電通過整流器4后與公共直流母線5連接在一起，在公共直流母線5上分別連接有推進電機逆變器6和船舶日用電源逆變器11，船舶日用電源逆變器11通過日用電源變壓器12與船舶日用電負載連接在一起，推進電機逆變器6與推進電機7連接在一起，三端齒輪箱9的第一端與推進電機7的推進軸機械連接，三端齒輪箱9的第二端與柴油主機8的輸出軸連接，三端齒輪箱9的第三端與主推進器10的軸連接在一起。

當船舶處于全速航行時，船舶負荷率較高，采用柴電混合推進系統，柴油主機直接推進，直流組網電力推進系統補充船舶負載所需的剩余功率。柴油機1和異步發電機2組成柴油發電機組3，柴油發電機組3產生的交流電通過整流器4后與公共直流母線5連接在一起，在公共直流母線5上分別連接有推進電機逆變器6和船舶日用電源逆變器11，船舶日用電源逆變器11通過船舶日用電源變壓器12與船舶日用電負載13連接在一起，推進電機逆變器6與推進電機7連接在一起，柴油主機8和推進電機7通過三端齒輪箱9并聯驅動推進器10。此工況可以達到最大的推進功率。

當船舶處于經濟航速時，采用柴油主機恒定轉速推進，冗余功率驅動直流組網電力推進系統中的推進電機做發電機運行，將電能回饋給公共直流母線。柴油機1和異步發電機2組成柴油發電機組3，柴油發電機組3產生的交流電通過整流器4后與公共直流母線5連接在一起，在公共直流母線5上分別連接有推進電機逆變器6和船舶日用電源逆變器11，船舶日用電源逆變器11通過船舶日用電源變壓器12與船舶日用電負載13連接在一起，推進電機逆變器6與推進電機7連接在一起，柴油主機8、推進電機7和推進器10通過三端齒輪箱9連接在一起，柴油主機8運行在恒定轉速模式，一部分功率驅動推進器10，冗余功率驅動推進電機7，推進電機7做發電機運行，推進電機變頻器6工作在整流模式，將推進電機7產生的交流電整流為直流電，與公共直流母線5連接在一起，與柴油發電機3一起為船舶日用電負載13供電。

當船舶負荷率較低或者需要靜音推進的情況下，采用直流組網全電力推進，柴油機1和異步發電機2組成柴油發電機組3，柴油發電機組3產生的交流電通過整流器4后與公共直流母線5連接在一起，在公共直流母線5上分別連接有推進電機逆變器6和船舶日用電源逆變器11，船舶日用電源逆變器11通過船舶日用電源變壓器12與船舶日用電負載13連接在一起，推進電機逆變器6與推進電機7連接在一起，柴油主機8、推進電機7和推進器10通過三端齒輪箱9連接在一起，關閉柴油主機8，推進電機7直接驅動推進器10，系統動態響應能力好，舒適度高。