CN102211656A - 船舶电力推进***的推进驱动结构 - Google Patents

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褚建新
徐为民
黄辉
牛王强
刘昭
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Abstract

船舶电力推进***的推进驱动结构，包括推进电机，所述推进电机连接有螺旋桨，推进电机还连接有变频器，变频器与一控制器连接。针对不同船舶类型及其推进特性对船舶电力推进驱动方式的具体要求，提出单机-单桨、双机-单桨、双机-双桨等不同方式的电力推进***的推进驱动结构组成及方法，从而进一步提高船舶电力推进***驱动性能和控制性能。

Description

船舶电力推进***的推进驱动结构
技术领域
本发明涉及船舶电力推进***的推进驱动结构。
背景技术
船舶以电动机带动螺旋桨的电力推进方式，通过变频装置对交流推进电动机(同步电机或异步电机)实施转速控制，从而实现对船舶的推进控制。这种推进方式能够提高船舶的技术经济性能，具有操纵性能好、节能环保的特点。
但是，目前在电力推进船舶的推进驱动结构组成方式上，主要是由推进电动机简单替代常规的推进柴油机。并没有充分利用电力推进***在驱动结构组成上的灵活性，使电力推进船舶的推进驱动性能并未得到充分发挥。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种船舶电力推进***的推进驱动结构。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，
船舶电力推进***的推进驱动结构，包括推进电机，所述推进电机连接有螺旋桨，推进电机还连接有变频器，变频器与一控制器连接。
一、所述推进电机数量为一台时，螺旋桨有以下连接方式，
1.所述推进电机为三相交流电动机，变频器数量为一台，螺旋桨数量为一个，推进电机与螺旋桨直接连接或通过减速箱连接；
2.所述推进电机为双三相交流电动机，所述变频器为两台，各变频器分别与控制器连接，螺旋桨数量为一个，推进电机与螺旋桨直接连接或通过减速箱连接；
3.所述推进电机为三相交流电动机，变频器数量为一台，推进电机通过减速器连接有两个螺旋桨。
二、所述推进电机为三相交流电动机，数量为两台时，各推进电机分别连接一变频器，各变频器分别连接于控制器，螺旋桨有以下连接方式，
1.两台推进电机同轴串联后连接于一个螺旋桨，推进电机与螺旋桨直接连接或通过减速箱连接；
2.两台推进电机并联后通过减速箱与一个螺旋桨连接；
3.两台推进电机分别连接有一个螺旋桨，推进电机与螺旋桨直接连接或通过减速箱连接。
本发明的有益效果是，针对不同船舶类型及其推进特性对船舶电力推进驱动方式的具体要求，提出单机-单桨、双机-单桨、双机-双桨等不同方式的电力推进***的推进驱动结构组成及方法，从而进一步提高船舶电力推进***驱动性能和控制性能。
附图说明
图1是本发明提出的船舶电力推进***的推进驱动结构的实施例之一的结构示意图；
图2是实施例之二的示意图；
图3是实施例之三的示意图；
图4是实施例之四的示意图；
图5是实施例之五的示意图；
图6是实施例之六的示意图；
图7是实施例之七的示意图；
图8是实施例之八的示意图；
图9是实施例之九的示意图；
图10是实施例之十的示意图；
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图示与具体实施例，进一步阐述本发明。
如图所示，本发明提出的船舶电力推进***的推进驱动结构可以分为单机-单桨驱动、双机-单桨驱动、双机-双桨驱动、双机单桨驱动等四种不同类型的驱动结构，如图1～10所示。图1、2、3、4为单机-单桨驱动结构组成；图5、6、7为双机-单桨驱动结构组成；图8、9为双机-双桨驱动结构组成，图10为双机-单桨驱动结构组成。
(1)单机-单桨驱动结构组成方法
如图1，推进电机PM为三相交流电动机(异步电机或同步电机)A02直接连接螺旋桨(推进器)A01，构成单机-单桨驱动结构，通过控制器A04对变频器A03的输出频率控制，实现推进电机A02的转速调节。
如图2，推进电机PM为双三相(六相)交流电动机(异步电机或同步电机)B02直接连接螺旋桨(推进器)B01，构成另一种单机-单桨驱动结构。双三相推进电机可以有效降低在低转速下电动机的转矩脉动，从而提高电力推进***的运行稳定性。变频器B031和变频器B032的输出电压在相应的各相相位上互差60度电角度，从而构成完整的六相变频电源的输出。通过控制器B04对B031和B032的输出频率控制，实现双三相推进电机B02的转速调节。
如图3，推进电机PM为三相交流电动机(异步电机或同步电机)C02通过减速装置C05连接螺旋桨(推进器)C01，这是一种在图1的基础上带减速箱的单机-单桨驱动结构。这种带减速箱的单机-单桨驱动结构，适合于高转速推进电机与低转速螺旋桨之间的匹配，对变频的输出频率范围可相应降低。通过控制器C04对变频器C03的输出频率控制，实现推进电机C02的转速调节。
如图4，推进电机PM为双三相(六相)交流电动机(异步电机或同步电机)D02通过减速装置D05连接螺旋桨(推进器)D01，这是一种在图2的基础上带减速箱的双三相单机-单桨驱动结构，适合于高转速双三相推进电机与低转速螺旋桨之间的匹配，对变频的输出频率范围可相应降低。通过控制器D04对D031和D032的输出频率控制，实现双三相推进电机D02的转速调节。
(2)双机-单桨驱动结构组成方法
双机-单桨驱动可在单机-单桨基础上提高电力推进驱动的灵活性和可靠性。在船舶高航速、高功率推进情况下，可由二台推进电机投入运行，共同驱动螺旋桨；而在船舶低航速、低功率推进情况下，由1台推进电机驱动螺旋桨，另一台电机空转，从而实现船舶电力推进的节能。这种双机-单桨驱动结构还具有推进功能上的冗余性，当二台推进电机及其相应的变频器之中任一台发生故障情况下，另一台仍然可以维持运行，从而大大提高了船舶电力推进***的可靠性。
如图5，二台推进电机PM为交流电动机(异步电机或同步电机)E021和E022同轴直接连接螺旋桨(推进器)E01，构成同轴串联型双机-单桨驱动结构，通过控制器E04对相应于推进电机的变频器E031和E032的输出频率控制，实现推进电机E021和的E022转速调节。
如图6，二台推进电机PM为交流电动机(异步电机或同步电机)F021和F022同轴通过减速装置F05连接螺旋桨(推进器)F01，这是一种在图5的基础上带减速箱的双机-单桨驱动结构。这种同轴串联型带减速箱的双机-单桨驱动结构，适合于高转速推进电机与低转速螺旋桨之间的匹配，对变频的输出频率范围可相应降低。通过控制器F04对相应于推进电机的变频器F031和F032的输出频率控制，实现推进电机F021和的F022转速调节。
如图7，二台推进电机PM为交流电动机(异步电机或同步电机)G021和G022的传动轴通过传动装置G05连接螺旋桨(推进器)G01，构成双轴并联型双机-单桨驱动结构，通过控制器G04对相应于推进电机的变频器G031和G032的输出频率控制，实现推进电机G021和的G022转速调节。
(3)双机-双桨驱动结构组成方法
双机-双桨驱动可进一步提高电力推进船舶操纵控制性能。
如图8，船舶左右舷配置二套独立的单机-单桨***，即由推进电机H021直接连接螺旋桨H011，推进电机H022直接连接螺旋桨H012，从而组成左右舷对称的双机-双桨驱动结构。通过控制器H04对相应变频器H031和H032的输出频率控制，实现推进电机H021和H022的转速调节。由于是双机-双桨独立，当有意控制推进电机H021和H022的转速不同时，双桨的推力不同，由此产生的推力差形成等价舵效，实现船舶的航向控制。
如图9，船舶左右舷配置二套独立的单机-单桨***，即由推进电机I021通过减速装置I051连接螺旋桨I011，推进电机I022通过减速装置I052连接螺旋桨I012。这是一种在图8的基础上带减速箱的双机-双桨驱动结构，适合于高转速推进电机与低转速螺旋桨之间的匹配，对变频的输出频率范围可相应降低。通过控制器I04对相应变频器I031和I032的输出频率控制，实现推进电机I021和I022的转速调节。
(4)单机双桨驱动结构组成方法
如图10，推进电机PM为交流电动机(异步电机或同步电机)J02通过传动装置J05连接左右舷对称的螺旋桨J011和J012，构成单机-双桨驱动结构，通过控制器J04对变频器J03的输出频率控制，实现推进电机J02的转速调节。
本发明针对不同船舶类型及其推进特性对船舶电力推进驱动方式的具体要求，提出单机-单桨、双机-单桨、双机-双桨等不同方式的电力推进***的推进驱动结构组成及方法，从而进一步提高船舶电力推进***驱动性能和控制性能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.船舶电力推进***的推进驱动结构，其特征在于，包括推进电机，所述推进电机连接有螺旋桨，推进电机还连接有变频器，变频器与一控制器连接。
2.根据权利要求1所述的船舶电力推进***的推进驱动结构，其特征在于，所述推进电机数量为一台。
3.根据权利要求2所述的船舶电力推进***的推进驱动结构，其特征在于，所述推进电机为三相交流电动机，变频器数量为一台，螺旋桨数量为一个。
4.根据权利要求2所述的船舶电力推进***的推进驱动结构，其特征在于，所述推进电机为双三相交流电动机，所述变频器为两台，各变频器分别与控制器连接，螺旋桨数量为一个。
5.根据权利要求2所述的船舶电力推进***的推进驱动结构，其特征在于，所述推进电机为三相交流电动机，变频器数量为一台，推进电机通过减速器连接有两个螺旋桨。
6.根据权利要求1所述的船舶电力推进***的推进驱动结构，其特征在于，所述推进电机为三相交流电动机，数量为两台，各推进电机分别连接一变频器，各变频器分别连接于控制器。
7.根据权利要求6所述的船舶电力推进***的推进驱动结构，其特征在于，两台推进电机同轴串联后连接于一个螺旋桨。
8.根据权利要求6所述的船舶电力推进***的推进驱动结构，其特征在于，两台推进电机并联后通过减速箱与一个螺旋桨连接。
9.根据权利要求6所述的船舶电力推进***的推进驱动结构，其特征在于，两台推进电机分别连接有一个螺旋桨。
10.根据权利要求3或4或7或9所述的船舶电力推进***的推进驱动结构，其特征在于，所述推进电机通过减速箱与螺旋桨连接。
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