一种模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台的制作方法

本实用新型实施例涉及船舶技术，尤其涉及一种模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台。

背景技术：

随着经济全球化和科技创新的发展，环保法规的日趋严格，推进船舶的节能减排已成为船舶行业的重要关注点。新能源如电池储能、太阳能、燃料电池、风能等区别于传统化石能源在陆上的广泛应用也增加了往船舶移植发展的驱动力。船舶新能源化已成必然趋势，特别是电池储能在近年新造船舶上的应用更是广泛。随着新能源的上船，船舶的附加值、技术含量也不断提高。

现有技术中，对于船舶混合动力系统试验关键技术的验证，可以通过运行真实船舶进行试验验证。但是，现有技术对船舶混合动力系统试验关键技术的验证需要耗费大量的人力和物力，可能造成一定的经济损失，而且验证速度较慢。

技术实现要素：

本实用新型提供一种模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台，以解决现有技术对船舶混合动力系统试验关键技术的验证需要耗费大量的人力和物力的问题，减少经济损失，提高关键技术的验证速度。

本实用新型实施例提供了一种模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台，包括：电源、推进电机、阻感负载箱、电涡流测功机和母排；

所述电源包括发电机组、锂电池组和超级电容，所述电源为船舶的电力负载和日用负载提供电力；所述推进电机模拟电力负载，所述阻感负载箱模拟日用负载；所述电涡流测功机配合所述推进电机进行船舶性能试验；所述电源、所述推进电机和所述阻感负载箱分别与所述母排连接；所述电涡流测功机与所述推进电机同轴连接。

本实用新型提供的模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台包括电源、推进电机、阻感负载箱、电涡流测功机和母排；所述电源包括发电机组、锂电池组和超级电容，所述电源为船舶的电力负载和日用负载提供电力；所述推进电机模拟电力负载，所述阻感负载箱模拟日用负载；所述电涡流测功机配合所述推进电机进行船舶性能试验；所述电源、所述推进电机和所述阻感负载箱分别与所述母排连接；所述电涡流测功机与所述推进电机同轴连接，解决现有技术对船舶混合动力系统试验关键技术的验证需要耗费大量的人力和物力的问题，减少经济损失，提高关键技术的验证速度。

附图说明

图1为本实用新型实施例一提供的一种模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台的结构图；

图2为本实用新型实施例二提供的一种模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台的结构图。

附图标号：11-电源、111-发电机组、1111-第一发电机组、1112-第二发电机组、112-锂电池组、1121-第一锂电池组、1122-第二锂电池组、113-超级电容、12-推进电机、121-第一推进电机、122-第二推进电机、13-阻感负载箱、14-电涡流测功机、141-第一电涡流测功机、142-第二电涡流测功机、15-母排、151-第一母排、152-第二母排、16-厂区电网、17-整流器、18-逆变器、19-斩波器、20-电机、21-lc滤波器、22-连屏开关、23-变压器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。此外，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

图1为本实用新型实施例一提供的一种模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台的结构图，本实施例可适用于对船舶混合动力系统试验关键技术进行验证的情况，模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台具体包括：电源11、推进电机12、阻感负载箱13、电涡流测功机14和母排15；

所述电源11包括发电机组111、锂电池组112和超级电容113，所述电源11为船舶的电力负载和日用负载提供电力；所述推进电机12模拟电力负载，所述阻感负载箱13模拟日用负载；所述电涡流测功机14配合所述推进电机12进行船舶性能试验；所述电源11、所述推进电机12和所述阻感负载箱13分别与所述母排15连接；所述电涡流测功机14与所述推进电机12同轴连接。

具体地，与推进电机12同轴连接的电涡流测功机14可以形成负载单元进行功率消耗，以模拟螺旋桨的推进特性。进一步可以与推进电机12相互配合实现系统的动态与静态的性能试验。

中小型船舶的航线距离较远时，采用纯电动无法满足其续航能力的需求，由于进出港口对排放要求较严格，船舶的电源11可以采用发电机组与新能源混合使用的形式。本实施例中新能源可以包括锂电池和超级电容，当然，在实际应用中，新能源还可以包括其他能源，例如，太阳能、燃料电池和风能等。

其中，发电机组111可以包括柴油发电机组，本实施例可以采用柴油发电机组、锂电池组112和超级电容113三种能源形势混合供电，可以采用直流配电的方式为船舶的电力推进和日用负载提供电力。

母排15可以包括供电系统中,电柜中总制开关与各分路电路中的开关的连接铜排或铝排。母排15表面可以做绝缘处理。另外，母排15电压可以采用直流1000v电压。

在模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台运行过程中，柴油发电机、锂电池和超级电容为混合动力系统进行供电，推进电机12和阻感负载箱13分别连接至母排15模拟船舶的电力负载和日用负载，电涡流测功机14与推进电机12相互配合实现系统的动态与静态性能试验，进而实现对对船舶混合动力系统试验关键技术的验证。

本实施例的技术方案，模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台包括：电源、推进电机、阻感负载箱、电涡流测功机和母排；所述电源包括发电机组、锂电池组和超级电容，所述电源为船舶的电力负载和日用负载提供电力；所述推进电机模拟电力负载，所述阻感负载箱模拟日用负载；所述电涡流测功机配合所述推进电机进行船舶性能试验；所述电源、所述推进电机、所述阻感负载箱和所述电机分别与所述母排连接；所述电涡流测功机与所述推进电机同轴连接，解决了现有技术对船舶混合动力系统试验关键技术的验证需要耗费大量的人力和物力的问题，减少了经济损失，提高了关键技术的验证速度。

实施例二

图2为本实用新型实施例二提供的一种模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台的结构图，本实施例是在上述实施例的基础上进行具体化。在本实施例中，该试验平台还可以包括：

电源11、推进电机12、阻感负载箱13、电涡流测功机14、母排15、厂区电网16、整流器17、逆变器18、斩波器19、电机20和lc滤波器21；

所述电源11包括发电机组111、锂电池组112和超级电容113，所述电源11为船舶的电力负载和日用负载提供电力；所述推进电机12模拟电力负载，所述阻感负载箱13模拟日用负载；所述电涡流测功机14配合所述推进电机12进行船舶性能试验；所述电源11、所述推进电机12和所述阻感负载箱13分别与所述母排15连接；所述电涡流测功机14与所述推进电机12同轴连接。

一种实施方式中，所述母排15与厂区电网16连接，所述厂区电网16模拟船舶连接岸电对锂电池组112充电。

具体地，厂区电网16可以模拟岸电对锂电池组112充电，还可以模拟船舶靠岸时岸电对船舶日用负载进行供电。

岸电电源即为岸用变频电源，还可以称为电子静止式岸电电源。可以包括专门针对船上、岸边码头等高温、高湿、高腐蚀性、大负荷冲击等恶劣使用环境而特别设计制造的大功率变频电源设备。岸电电源的所有pcb电路板可以采用涂层固化处理；正弦滤波器、输出变压器可以采用整体真空浸渍绝缘漆和喷涂高温防护漆处理，具有较高的绝缘级别和防护能力。可以广泛应用于船上、船舶制造及修理厂、远洋钻井平台、岸边码头等需要由50hz工业用电变为60hz高质量稳频稳压电源，对船舶用电设备进行供电的场合。

一种实施方式中，所述推进电机12包括第一推进电机121和第二推进电机122，所述发电机组111包括第一发电机组1111和第二发电机组1112，所述锂电池组112包括第一锂电池组1121和第二锂电池组1122，所述母排15包括通过连屏开关22连接的第一母排151和第二母排152；

所述第一推进电机121、所述第一发电机组1111、所述第一锂电池组1121和所述厂区电网16分别与所述第一母排151连接；

所述第二推进电机122、所述第二发电机组1112和所述第二锂电池组1122和所述超级电容113分别与所述第二母排152连接。

具体地，分别设置的与第一母排151连接的第一推进电机121、第一发电机组1111、第一锂电池组1121和厂区电网16以及与第二母排152连接的第二推进电机122、第二发电机组1112、第二锂电池组1122和超级电容113，保证了模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台运行的可靠性。当第一母排151、第一推进电机121、第一发电机组1111、第一锂电池组1121和厂区电网16任一出现故障时，与第二母排152连接的第二推进电机122、第二发电机组1112、第二锂电池组1122和超级电容113可以保证试验平台的正常运行；当第二母排152、第二推进电机122、第二发电机组1112、第二锂电池组1122和超级电容113任一出现故障时，与第一母排151连接的第一推进电机121、第一发电机组1111、第一锂电池组1121和厂区电网16可以保证试验平台的正常运行。

当然，此处的第一和第二并不表明顺序，只是为了对两个母排15、两个推进电机12和两个锂电池组112进行区分。另外，厂区电网16和超级电容113也可以与任一母排15进行连接，在此不做具体限定。

连屏开关22可以连接或者断开第一母排151和第二母排152，当第一母排151或者第二母排152出现故障时，断开连屏开关22可以使得另一母排及其连接的负载和电源11的正常运行，进一步可以使得本实施例所提供的试验平台正常运行。

另外，电涡流测功机14也可以包括第一电涡流测功机141和第二电涡流测功机142，第一电涡流测功机141可以与第一推进电机121同轴连接，第二电涡流测功机142可以与第二推进电机122同轴连接。

一种实施方式中，所述阻感负载箱13两端分别连接至所述第一母排151和所述第二母排152。

具体地，试验平台正常运行时，两端分别连接第一母排151和第二母排152的阻感负载箱13分别为第一母排151和第二母排152两边模拟船舶日用负载。当第一母排151、第一推进电机121、第一发电机组1111、第一锂电池组1121和厂区电网16任一出现故障时，阻感负载箱13为与第二母排152连接的第二推进电机122、第二发电机组1112、第二锂电池组1122和超级电容113模拟船舶日用负载；当第二母排152、第二推进电机122、第二发电机组1112、第二锂电池组1122和超级电容113任一出现故障时，阻感负载箱13为与第一母排151连接的第一推进电机121、第一发电机组1111、第一锂电池组1121和厂区电网16模拟船舶日用负载。

一种实施方式中，所述发电机组111和所述厂区电网16分别通过整流器17与所述母排15连接，所述锂电池组112和所述超级电容113分别通过斩波器19与所述母排15连接，所述推进电机12和所述阻感负载箱13的两端分别通过逆变器18与所述母排15连接，实现对船舶的供电。

具体地，整流器17ac/dc可以把交流电转换成直流电，是一种交流对直流的转换器，可以用于供电装置及侦测无线电信号等。

斩波器19dc/dc又可以称为截波器，可以将电压值固定的直流电转换为电压值可变的直流电源，是一种直流对直流的转换器。

逆变器18dc/ac可以把直流电转变成定频定压或调频调压交流电，是一种直流对交流的转换器，可以由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。

另外，斩波器19的两侧可以配置预充电路，减少锂电池组112连接以及系统在线并网时对设备造成的冲击。

同时，厂区电网16可以通过lc滤波器21与母排15连接，lc滤波器21可以减少输电过程中产生的纹波，减少电压波动；阻感负载箱13也可以通过lc滤波器21与母排15连接，可以减少输入阻感负载箱13的电压波动，提高日用负载的供电质量，进一步使得试验平台对关键技术的验证更加准确。

纹波是由于直流稳定电源的电压波动而造成的一种现象。由于直流稳定电源可以由交流电源经整流稳压等环节形成，形成的直流稳定量中带有交流分量，叠加在直流稳定量上的交流分量可以称为纹波。

一种实施方式中，该试验平台还包括：电机20，所述电机20模拟船舶风机泵类负载，所述电机20设置在所述阻感负载箱13一侧，所述电机20通过所述阻感负载箱13的一端与所述母排15连接。

其中，电机20可以包括小功率电机。

另外，在电机20与阻感负载箱13的连接电路上，还可以连接变压器23和多个支路。变压器23和多个支路另一边还可以分别连接其他负载，可以进一步扩展试验平台连接的负荷。在本实施例提供的试验平台中，混合动力系统可以根据在网负荷，灵活调节各动力源的输出，提高系统运行的经济性。

变压器23可以将440v的交流电转换为220v的直流电，为连接的负载进行供电。

一种实施方式中，该试验平台还包括：无源lc滤波器21，所述阻感负载箱13的两端分别通过所述lc滤波器21与所述母排15连接。

具体地，阻感负载箱13通过lc滤波器21与母排15连接，可以减少输入阻感负载箱13的电压波动，提高日用负载的供电质量，进一步使得试验平台对关键技术的验证更加准确。

本实施例的技术方案，模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台包括：与第一母排151连接的第一推进电机121、第一发电机组1111、第一锂电池组1121和厂区电网16以及与第二母排152连接的第二推进电机122、第二发电机组1112、第二锂电池组1122和超级电容113，其中，电源11包括发电机组111、锂电池组112和超级电容113，电源11为船舶的电力负载和日用负载提供电力，推进电机12模拟电力负载，阻感负载箱13模拟日用负载，电涡流测功机14配合推进电机12进行船舶性能试验，解决了现有技术对船舶混合动力系统试验关键技术的验证需要耗费大量的人力和物力的问题，同时保证了模拟船舶运行状态的混合动力系统试验平台运行的可靠性。另外，该试验平台还可以包括电机20和无源lc滤波器21，电机20可以模拟船舶风机泵类负载，无源lc滤波器21可以减少输入阻感负载箱13的电压波动，提高日用负载的供电质量，进一步使得试验平台对关键技术的验证更加准确。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。