变频器与电力推进船2014.pdf

变频器在船舶中的应用与发展 汤 天 浩 上海海事大学 电力传动与控制研究所 2014.12.10 内容提要 • 引言 • 船舶的变频器应用现状 • 船舶推进变频器的技术关键 • 全电船的提出与发展趋势 • 我们的工作 • 结论与展望 1. 引 言 自世界上第一艘以蒸汽机为动力的船 舶问世以来，以热机（比如：柴油机、 汽轮机以及燃汽轮机等）为动力直接驱 动螺旋桨的机械推进系统成为目前船舶 推进的主要方式，在船舶动力装置中占 据了主导地位。 • 柴油机+螺旋桨成为船舶主要推进方式。 机舱中部需 放置庞大的 主柴油机 • 问题与挑战 （1）船舶内燃机机械推进系统仍存在噪音大 、调速范围小和灵活性差等问题难以解决。 （2 ）近年来，随着电力电子器件、变流技术 、传动控制系统等技术的飞速发展，船舶电 力推进系统正在经历着巨大变革。 （3 ）随着全球石油资源的耗尽，内燃机将逐 步退出历史舞台，人们必须在石油没有用完 的时间内找到新的能源及其动力装置。 2. 船舶的变频器应用现状 起货机 货泵 轮毂式推进器 推进器 海水、淡水泵 通风机 吊舱式推进器 2.1 船舶变频器的作用 • 节能减排 – 风机、泵类负载的电机调速控制 – 主轴发电系统 • 电力推进 – 主推进器 – 辅助推进器 2.2 采用晶闸管变流器的主轴发电系统 2.3 船舶电力推进的主要形式 • 系统结构 • 驱动模式 • 变流方法 • 关键技术 • 应用举例 • 系统结构 船舶电力推进的基本结构： 电动机拖动螺旋桨 电力推进船舶的优点 • 使用高速不可逆的热力发动机，降低了 船舶动力装置的重量和体积； • 可以方便的通过发电机连接获得所需的 大容量供电，并提高了系统可靠性； • 允许选用船舶推进器的最佳转速和直径 ，缩短了连接轴的长度； • 在中、低速航行时和船舶经常停止开航 时，有较高的经济性能。 与柴油机推进相比，电力推进增加了货舱容量 5-15% more cargo capacity • ABB 的Azipod推进器 Azipod推进器：5WM～38MW； Compact Azipod推进器：400kW～5MW • 燃油消耗减少20% ； • 往返时间缩短25% 。 • 驱动模式 （1）变速电动机拖动定距螺旋桨（FPP） 驱动模式， （2 ）定速电动机拖动变距螺旋桨（CPP ） 驱动模式， 并根据船舶驱动所需的功率可选择 一台电动机单独拖动或多台电动机联合 拖动的方案。 •几种船舶电力推进模式 P M M M