一种换电系统的制作方法

    技术2026-09-01  2


    本发明涉及船舶电力,尤其涉及一种换电系统。


    背景技术:

    1、随着全球对环境保护的日益重视,以及新能源技术的快速发展,多种新能源形式,例如:锂电池、光伏、超级电容、氢燃料电池等代替发电机,或与发电机协同形成混合动力应用于船舶。同时,使用低排放燃料或绿色燃料动力的发电机得到越来越多的应用。双燃料动力船舶、混合动力船舶、纯电池动力船舶、超级电容船舶、氢燃料电池船舶等均有不同程度的成功示范应用及推广。

    2、由于换电具有快速、安全、高效等优势,船舶换电运营成为业内研究的热点之一。然而,现有的船舶的设计与建造定制化程度较高,通常根据船型、推进系统的要求不同,配置不同架构的电力系统,因此,基于多新能源接入的船舶的换电效率较低。


    技术实现思路

    1、本发明提供了一种换电系统,以提升多能源接入的船舶的换电效率。

    2、根据本发明的一种换电系统,应用于多能源接入的船舶,包括直流配电装置、交流接电装置及直流接电装置;

    3、所述交流接电装置至少集成一个交流电力接口,用于接入至少一个交流发电装置;所述直流配电装置与所述交流接电装置连接;

    4、所述直流接电装置至少集成一个直流电力接口,用于接入至少一个直流发电装置;所述直流配电装置与所述直流接电装置连接;

    5、所述直流配电装置包括直流母线、至少一个第一电能变换器和至少一个第二电能变换器,所述第一电能变换器连接于所述交流接电装置和所述直流母线之间,所述第二电能变换器连接于所述直流接电装置和所述直流母线之间;所述第一电能变换器用于将所述交流发电装置输入的交流电转换为与船舶电制匹配的直流电;

    6、所述第二电能变换器用于将所述直流发电装置输入的直流电转换为与船舶电制匹配的直流电。

    7、可选地,所述直流母线包括:第一母排和第二母排;所述直流配电装置还包括:供电端直流配电模块;

    8、所述第一母排与所述第二母排之间连接隔离开关和/或直流断路器;

    9、所述供电端直流配电模块的输入端分别与所述第一母排、所述第二母排连接,所述供电端直流配电模块的输出端分别与船舶电机和船舶负载连接。

    10、可选地,所述第一电能变换器包括:第一电源变换单元、第二电源变换单元、第一滤波单元和第二滤波单元;

    11、所述第一滤波单元连接于一所述交流电力接口和所述第一电源变换单元之间,所述第二滤波单元连接于一所述交流电力接口和所述第二电源变换单元之间;所述第一电源变换单元还连接所述第一母排,所述第二电源变换单元还连接所述第二母排;

    12、其中,所述第一电源变换单元和所述第二电源变换单元均包括ac-dc子单元。

    13、可选地,所述第一滤波单元和所述第二滤波单元均包括第一滤波器。

    14、可选地,所述第二电能变换器包括:第三电源变换单元和第四电源变换单元;

    15、所述第三电源变换单元连接于一所述直流电力接口和所述第一母排之间,所述第四电源变换单元连接于一所述直流电力接口和所述第二母排之间;

    16、其中,所述第三电源变换单元和所述第四电源变换单元均包括dc-dc子单元。

    17、可选地,所述供电端直流配电模块包括至少一个第三电能变换器和至少一个第四电能变换器,所述第三电能变换器连接于所述直流母线和船舶电机之间,所述第四电能变换器连接于所述直流母线和船舶负载之间;

    18、所述第三电能变换器包括第五电源变换单元、第六电源变换单元、第三滤波单元和第四滤波单元,所述第五电源变换单元连接于所述第三滤波单元和所述第一母排之间,所述第六电源变换单元连接于所述第四滤波单元和所述第二母排之间,所述第三滤波单元还连接船舶第一电机,所述第四滤波单元还连接船舶第二电机;

    19、所述第四电能变换器包括第七电源变换单元、第八电源变换单元、第五滤波单元和第六滤波单元,所述第七电源变换单元连接于所述第五滤波单元和所述第一母排之间,所述第八电源变换单元连接于所述第六滤波单元和所述第二母排之间,所述第五滤波单元还连接船舶第一负载,所述第六滤波单元还连接船舶第二负载;

    20、其中,所述第五电源变换单元、所述第六电源变换单元、所述第七电源变换单元和所述第八电源变换单元均包括dc-ac子单元;所述第三滤波单元、所述第四滤波单元、所述第五滤波单元和所述第六滤波单元均包括第二滤波器。

    21、可选地,所述交流接电装置还集成至少一个第一断路器,所述第一断路器与所述交流电力接口一一对应连接,所述第一断路器连接于所述交流电力接口和所述直流配电装置之间;

    22、所述直流接电装置还集成至少一个第二断路器,所述第二断路器与所述直流电力接口一一对应连接,所述第二断路器连接于所述直流电力接口和所述直流配电装置之间。

    23、可选地,所述交流接电装置依次通过第一隔离开关、第一熔断器和第三断路器连接所述直流配电装置;

    24、所述直流接电装置依次通过第二隔离开关、第二熔断器和第四断路器连接所述直流配电装置。

    25、可选地,所述直流配电装置还包括能量管理模块,所述能量管理模块用于监控和管理船舶上多种能源的使用和分配。

    26、可选地,所述第一母排和所述第二母排均依次通过第五断路器、第三熔断器和第三隔离开关连接所述供电端直流配电模块的输入端,所述供电端直流配电模块输出端通过第六断路器连接船舶电机,以及通过第七断路器连接船舶负载。

    27、本发明实施例提供的技术方案,通过设置交流接电装置至少集成一个交流电力接口,使得交流接电装置能接入至少一个交流发电装置,以及设置直流接电装置至少集成一个直流电力接口,使得直流接电装置能接入至少一个直流发电装置,并且至少一个第一电能变换器与交流电力接口连接,至少一个第二电能变换器与直流电力接口连接,能够将交流电力接口输入的交流电和直流电力接口输入的直流电转换为与船舶电制匹配的直流电,使得换电系统可适配于多种模块的交流和/或直流发电装置,能够实现多种能源发电装置的接入,实现船舶的换电运营,提升船舶的运营效率。同时,由于集成统一的交流电力接口和直流电力接口,能够实现多种能源发电装置的快速更换,并且可作为标准电力系统适配多种船型,能够解决船舶电力系统多样性、定制化、成本高等问题,并实现智能制造,降低成本。

    28、应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。



    技术特征:

    1.一种换电系统,应用于多能源接入的船舶,其特征在于,包括直流配电装置、交流接电装置及直流接电装置;

    2.根据权利要求1所述的换电系统,其特征在于,所述直流母线包括:第一母排和第二母排;所述直流配电装置还包括:供电端直流配电模块;

    3.根据权利要求2所述的换电系统,其特征在于,所述第一电能变换器包括:第一电源变换单元、第二电源变换单元、第一滤波单元和第二滤波单元;

    4.根据权利要求3所述的换电系统,其特征在于,所述第一滤波单元和所述第二滤波单元均包括第一滤波器。

    5.根据权利要求2所述的换电系统,其特征在于,所述第二电能变换器包括:第三电源变换单元和第四电源变换单元;

    6.根据权利要求2所述的换电系统,其特征在于,所述供电端直流配电模块包括至少一个第三电能变换器和至少一个第四电能变换器,所述第三电能变换器连接于所述直流母线和船舶电机之间,所述第四电能变换器连接于所述直流母线和船舶负载之间;

    7.根据权利要求1所述的换电系统,其特征在于,所述交流接电装置还集成至少一个第一断路器,所述第一断路器与所述交流电力接口一一对应连接,所述第一断路器连接于所述交流电力接口和所述直流配电装置之间;

    8.根据权利要求1所述的换电系统,其特征在于,所述交流接电装置依次通过第一隔离开关、第一熔断器和第三断路器连接所述直流配电装置;

    9.根据权利要求2所述的换电系统,其特征在于,所述直流配电装置还包括能量管理模块,所述能量管理模块用于监控和管理船舶上多种能源的使用和分配。

    10.根据权利要求2所述的换电系统,其特征在于,所述第一母排和所述第二母排均依次通过第五断路器、第三熔断器和第三隔离开关连接所述供电端直流配电模块的输入端,所述供电端直流配电模块输出端通过第六断路器连接船舶电机,以及通过第七断路器连接船舶负载。


    技术总结
    本发明公开了一种换电系统。换电系统应用于多能源接入的船舶,包括直流配电装置、交流接电装置及直流接电装置;交流接电装置至少集成一个交流电力接口,用于接入至少一个交流发电装置;直流配电装置与交流接电装置连接;直流接电装置至少集成一个直流电力接口,用于接入至少一个直流发电装置;直流配电装置与直流接电装置连接;直流配电装置包括直流母线、至少一个第一电能变换器和至少一个第二电能变换器,第一电能变换器连接于交流接电装置和直流母线之间,第二电能变换器连接于直流接电装置和直流母线之间。本发明实施例提供的技术方案,能够实现多种能源发电装置的接入,实现船舶的换电运营,提升船舶的运营效率。

    技术研发人员:翁爽,郑云亮,张尚耀,李辉,吴志华,刘茜
    受保护的技术使用者:上海船舶研究设计院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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