【技术实现步骤摘要】
本申请涉及动力系统，尤其涉及一种基于直流组网的船动力系统。
技术介绍
1、散货船通常需要运载万吨级的货物，因此需要可靠的动力系统提供保障，而动力系统的性能很大程度上受限于能源模块的性能，然而目前的船动力系统对于能源的利用率不高且比较依赖燃油消耗。
技术实现思路
1、本申请实施例的主要目的在于提出一种基于直流组网的船动力系统，以减少燃油的限制和提高能源利用效率。
2、为实现上述目的，本申请实施例的一方面提出了一种基于直流组网的船动力系统，所述系统包括：能源模块、直流母线、风力推进模块、电力推进模块以及水动力回收模块；
3、其中，所述能源模块、所述风力推进模块、所述电力推进模块以及所述水动力回收模块分别与所述直流母线连接；
4、所述能源模块，用于通过所述直流母线向所述船动力系统传输电能；
5、所述风力推进模块，用于将风能转换为动能；
6、所述电力推进模型，用于通过所述直流母线接收所述能源模块传输的电能，并将接收的电能转换为动能；
7、所述水动力回收模块，用于将水动力产生的动能转换为电能，并转换得到的电能通过所述直流母线传输到所述能源模块存储。
8、在一些实施例中，所述能源模块包括主电源模块、备用电源模块以及能源收集模块；
9、其中，所述主电源模块，用于产生直流电并通过所述直流母线将产生的直流电传输到所述船动力系统；
10、所述备用电源模块，用于产生交流电并将产生的交流电转换为直流
11、所述能源收集模块，用于收集可再生能源并存储。
12、在一些实施例中，所述主电源模块包括磷酸铁锂电池组和超级电容；
13、其中，所述磷酸铁锂电池组，用于产生直流电，并通过第一直流到直流双向变流器将产生的直流电降低，然后将降低后的直流电以第一功率、通过所述直流母线向所述风力推进模块、所述电力推进模块或所述水动力回收模块中的至少之一持续输出电能；
14、所述超级电容，用于产生直流电，并通过第二直流到直流双向变流器将产生的直流电降低，然后将降低后的直流电以第二功率、通过所述直流母线向所述风力推进模块、所述电力推进模块或所述水动力回收模块中的至少之一在设定时间内输出电能；所述第二功率大于所述第一功率。
15、在一些实施例中，所述备用电源模块包括应急发电机；
16、所述应急发电机，用于消耗液化天然气、甲醇或氢中的至少之一产生交流电，并通过交流到直流单向变流器将产生的交流电转换为直流电并降低电流，然后将得到的直流电通过所述直流母线输出到所述风力推进模块、所述电力推进模块或所述水动力回收模块中的至少之一。
17、在一些实施例中，所述能源收集模块包括多个太阳能光伏板；
18、各个所述太阳能光伏板，用于将太阳能转换为电能，并通过第一直流到直流单向变流器将电流降低，然后再通过所述直流母线输出到所述风力推进模块、所述电力推进模块或所述水动力回收模块中的至少之一。
19、在一些实施例中，所述风力推进模块包括刚性可伸缩翼帆、翼帆检测与调整装置；所述翼帆检测与调整装置包括风向风力传感器；所述直流母线通过第二直流到直流单向变流器与所述翼帆检测与调整装置连接；
20、其中，所述风向风力传感器，用于采集风参数；
21、所述翼帆检测与调整装置，用于根据所述风参数调整所述刚性可伸缩翼帆的姿态。
22、在一些实施例中，所述刚性可伸缩翼帆底部的合金杆与船体上的球形底座连接；
23、通过所述球形底座可360度水平旋转以调整所述刚性可伸缩翼帆的朝向；
24、通过所述球形基座在竖直平面内可旋转以调整所述刚性可伸缩翼帆的倾斜角度；
25、所述刚性可伸缩翼帆设计为从下至上采用多节段且尺寸逐节均匀减小，各个所述节段之间安装有电动滑轨，所述节段可通过所述电动滑轨进行竖直方向的位移以调整所述刚性可伸缩翼帆的高度；
26、所述翼帆检测与调整装置，用于根据所述风参数调整所述刚性可伸缩翼帆的所述朝向、所述倾斜角度以及所述高度。
27、在一些实施例中，所述电力推进模块包括依次连接的电动机、离合器、变速箱以及螺旋桨；
28、所述直流母线通过第一直流到交流单向变流器与所述电动机连接。
29、在一些实施例中，当所述风力推进模块转换得到的动能达到预设阈值时，所述能源模块用于以大功率、中等功率或小功率中的其中之一通过所述直流母线向所述电动机输出电能；其中，所述大功率的取值范围为所述能源模块的全功率的70％以上，所述中等功率的取值范围为所述能源模块的全功率的40％至70％，所述小功率的取值范围为为所述能源模块的全功率的40％以下；
30、当所述风力推进模块转换得到的动能小于所述预设阈值时，所述能源模块用于全功率通过所述直流母线向所述电动机输出电能。
31、在一些实施例中，所述水动力回收模块包括涡轮发电机、阀门、滤网、污水收集舱、水泵以及排岸接收处理装置；
32、其中，所述直流母线通过第二直流到交流单向变流器与所述涡轮发电机的电气接口连接；
33、所述涡轮发电机的第一端口与所述阀门的第一端连接，所述阀门的第二端与所述污水收集舱连接，所述滤网设置于所述阀门的第二端与所述污水收集舱之间；
34、所述涡轮发电机的第二端口与所述水泵的第一端连接；所述水泵的第二端与所述排岸接收处理装置连接。
35、本申请实施例至少包括以下有益效果：
36、本申请的传动力系统可以包括：能源模块、直流母线、风力推进模块、电力推进模块以及水动力回收模块；其中，能源模块、风力推进模块、电力推进模块以及水动力回收模块分别与直流母线连接；能源模块，用于通过直流母线向船动力系统传输电能；风力推进模块，用于将风能转换为动能；电力推进模型，用于通过直流母线接收能源模块传输的电能，并将接收的电能转换为动能；水动力回收模块，用于将水动力产生的动能转换为电能，并转换得到的电能通过直流母线传输到能源模块存储。通过直流母线可将能源模块的电能向传动力系统的各个部分传输电能，为传动力系统提供能源；风力推进模块可提供部分动能，减少对燃油的依赖；电力推进模块可提供主要动能，使得风力推进模块提供的动作不足时也能继续为传动力系统提供动能；水动力回收模块则可以回收船上废水、污水产生的动能，提高了能源利用率。
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1.一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述系统包括：能源模块、直流母线、风力推进模块、电力推进模块以及水动力回收模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述能源模块包括主电源模块、备用电源模块以及能源收集模块；
3.根据权利要求2所述的一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述主电源模块包括磷酸铁锂电池组和超级电容；
4.根据权利要求2所述的一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述备用电源模块包括应急发电机；
5.根据权利要求2所述的一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述能源收集模块包括多个太阳能光伏板；
6.根据权利要求1所述的一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述风力推进模块包括刚性可伸缩翼帆、翼帆检测与调整装置；所述翼帆检测与调整装置包括风向风力传感器；所述直流母线通过第二直流到直流单向变流器与所述翼帆检测与调整装置连接；
7.根据权利要求1所述的一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述刚性可伸缩翼帆底部的合金杆与船体上的球形底座
8.根据权利要求1所述的一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述电力推进模块包括依次连接的电动机、离合器、变速箱以及螺旋桨；
9.根据权利要求8所述的一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，当所述风力推进模块转换得到的动能达到预设阈值时，所述能源模块用于以大功率、中等功率或小功率中的其中之一通过所述直流母线向所述电动机输出电能；其中，所述大功率的取值范围为所述能源模块的全功率的70％以上，所述中等功率的取值范围为所述能源模块的全功率的40％至70％，所述小功率的取值范围为为所述能源模块的全功率的40％以下；
10.根据权利要求1至9任一项所述的一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述水动力回收模块包括涡轮发电机、阀门、滤网、污水收集舱、水泵以及排岸接收处理装置；
...【技术特征摘要】
1.一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述系统包括：能源模块、直流母线、风力推进模块、电力推进模块以及水动力回收模块；
2.根据权利要求1所述的一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述能源模块包括主电源模块、备用电源模块以及能源收集模块；
3.根据权利要求2所述的一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述主电源模块包括磷酸铁锂电池组和超级电容；
4.根据权利要求2所述的一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述备用电源模块包括应急发电机；
5.根据权利要求2所述的一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述能源收集模块包括多个太阳能光伏板；
6.根据权利要求1所述的一种基于直流组网的船动力系统，其特征在于，所述风力推进模块包括刚性可伸缩翼帆、翼帆检测与调整装置；所述翼帆检测与调整装置包括风向风力传感器；所述直流母线通过第二直流到直流单向变流器与所述翼帆检测与调整装置连...
【专利技术属性】
技术研发人员：张尊华，肖吕戈，张柏恺，张翀，周梦妮，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：
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