РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫЙ МОДУЛЬ

Полезная модель относится к судовым электроэнергетическим установкам и к электроэнергетическим системам кораблей.
Из уровня техники известен модуль распределения энергии судна, содержащий электрически связанный с источником электроэнергии главный распределительный щит (ГРЩ), включающий преобразователи частоты (ПЧ), связанные с гребными электродвигателями и сетью общесудовых нужд, а также распределительный щит (РЩ), связывающий ГРЩ с судовыми потребителями переменного тока (патент RU №2509663C1, опуб. 20.03.2014).
Недостатками известного модуля является использование нескольких распределительных щитов, что значительно увеличивает габариты и массу системы распределения энергии судна, а также снижает удобство обслуживания и надежность работы системы. Кроме того, сложна система питания электродвигателей гребных винтов из-за использования выпрямителя, шины постоянного тока, реверсивных преобразователей частоты, что увеличивает массу и габариты системы и увеличивает потери энергии и как следствие невысокий КПД.
Технической проблемой является устранение отмеченных недостатков.
Технический результат полезной модели заключается в повышении КПД установки распределения энергии судна при снижении массы и габаритов установки как за счет уменьшения количества элементов, так и за счет компактного размещения в отдельном корпусе элементов системы преобразования и распределения энергии.
Проблема решается, а технический результат достигается тем, что распределительный модуль предназначен для установки на судне и содержит корпус, в котором размещены электрически связанный с источником электроэнергии главный распределительный щит (ГРЩ), включающий преобразователи частоты (ПЧ), связанные с гребными электродвигателями и сетью общесудовых нужд посредством распределительного щита (РЩ), связывающего ГРЩ с судовыми потребителями переменного тока, при этом согласно полезной модели ГРЩ включает два бортовых распределительных щита (БГРЩ), каждый из которых связан с одним из, по меньшей мере, двух источников питания постоянного тока посредством автоматического выключателя, а также каждый БГРЩ снабжен секцией преобразователя и секцией собственных нужд, объединенных шиной постоянного тока, при этом шина постоянного тока одного БГРЩ соединена с шиной постоянного тока другого БГРЩ посредством межсекционных выключателей, секция преобразователя каждого БГРЩ выполнена с возможностью подключения к источнику постоянного тока береговой зарядной станции и снабжена, по меньшей мере, одним силовым преобразователем частоты, выполненным с возможностью преобразования постоянного тока в переменный, вход которого связан с шиной постоянного тока, а выход подключен к электродвигателю гребного винта, секция собственных нужд каждого БГРЩ снабжена питающим преобразователем частоты, выполненным с возможностью преобразования постоянного тока в переменный, вход которого связан с шиной постоянного тока, а выход подключен к РЩ, при этом каждый преобразователь частоты выполнен в виде двунаправленного управляемого инвертора с возможностью рекуперации энергии, а РЩ снабжен шинами переменного тока, причем одна шина переменного тока связана с выходом секции собственных нужд одного БГРЩ, а другая шина переменного тока связана с выходом секции собственных нужд другого БГРЩ, каждая шина переменного тока снабжена разъемом, выполненным с возможностью подключения шины к береговому источнику переменного тока для питания судовых потребителей и заряда источников питания постоянного тока посредством преобразователей частоты секции собственных нужд.
Полезная модель поясняется при помощи чертежа, на котором приведена электрическая схема заявленного модуля.
Распределительный модуль содержит корпус (на чертеже не показан), в котором размещены главный распределительный щит (ГРЩ), включает два бортовых распределительных щита 1 и 2 (БГРЩ). БГРЩ 1 связан с источником 3 питания постоянного тока посредством автоматического выключателя 4, а БГРЩ 2 связан с источником 5 питания постоянного тока посредством автоматического выключателя 6. Каждый БГРЩ 1 и 2 снабжен секцией 7 преобразователя и секцией 8 собственных нужд, объединенных шиной 9 постоянного тока. Шина 9 постоянного тока одного БГРЩ соединена с шиной 9 постоянного тока другого БГРЩ посредством межсекционных выключателей 10. Секция 7 преобразователя каждого БГРЩ 1 и 2  выполнена с возможностью подключения к источнику (на чертеже не показан) постоянного тока береговой зарядной станции через предохранитель, контактор 11 и разъем 12. Каждая секция 7 преобразователя снабжена, по меньшей мере, одним силовым преобразователем 13 частоты, выполненным с возможностью преобразования постоянного тока в переменный. Вход преобразователя 13 связан с шиной 9 постоянного тока, а выход преобразователя 13 предназначен для подключения к электродвигателю 14 гребного винта (на чертеже не показан). Секция 8 собственных нужд каждого БГРЩ 1 и 2 снабжена питающим преобразователем 15 частоты, выполненным с возможностью преобразования постоянного тока в переменный. Вход преобразователя 15 связан с шиной 9 постоянного тока.
Распределительный модуль содержит также распределительный щит, связывающий каждый БГРЩ 1 и 2 с судовыми потребителями переменного тока. Распределительный щит снабжен шинами 16 и 17 переменного тока. Шина 16 переменного тока связана с выходом секции 8 собственных нужд БГРЩ 1, в частности с выходом преобразователя 15, а шина 17 переменного тока связана с выходом секции собственных нужд БГРЩ 2. Каждая шина 16 и 17 переменного тока снабжена разъемом 18, выполненным с возможностью ее подключения к береговому источнику переменного тока (на чертеже не показан) для питания судовых потребителей и заряда источников питания 3 и 5 постоянного тока посредством преобразователей 15 частоты секции собственных нужд. Шины 16 и 17 связаны между собой посредством выключателя 19.
Каждый преобразователь 13 и 15 частоты выполнен в виде двунаправленного управляемого инвертора с возможностью рекуперации энергии.
Распределительный модуль снабжен аварийными аккумуляторами 20 и аварийным щитом 21 с преобразователем 22 переменного тока в постоянный, связанный с шиной 16 или 17 переменного тока посредством аварийных выключателей 23.
Предлагаемый модуль используется следующим образом.
Основное питание поступает от системы накопления энергии (СНЭ), включающей источники 3 и 5 постоянного тока, подключаемые к соответствующему БГРЩ 1 или 2 через автоматический выключатель 4 или 6. Секции 8 собственных нужд каждого БГРЩ 1 и 2 через шины 9 соединены между собой межсекционными автоматическими выключателями 10. К секциям 7 преобразователя возможен ввод силового питания постоянного тока от береговой зарядной станции через предохранитель, контактор 11 и разъем 12.
К шине 9 постоянного тока в каждой секции 7 преобразователя через предохранитель подключаются преобразователи13, преобразующие входное нерегулируемое напряжение постоянного тока в выходное регулируемое трехфазное напряжение переменного тока для управления соответствующим гребным электродвигателем 14.
К шине 9 постоянного тока каждой секции 8 собственных нужд подключаются преобразователи 15, преобразующие входное нерегулируемое напряжение постоянного тока в выходное трехфазное напряжение переменного тока (380 В, 50 Гц) для передачи электроэнергии на РЩ через автоматические выключатели и, при необходимости, трансформаторы (на чертежах не обозначены позициями). Все преобразователи частоты 13 и 15 находятся в составе БГРЩ 1 и 2 и представляют собой двунаправленные управляемые инверторы с возможностью рекуперации электрической энергии, основанные на IGBT ячейках.
Далее РЩ распределяет электроэнергию переменного тока с шин переменного тока 16 и 17 по судовым потребителям (собственные нужды) однофазного и трехфазного тока, а также на аварийный щит 21 через автоматические аварийные выключатели 23, в котором энергия однофазного переменного тока преобразуется в низковольтное напряжение постоянного тока (24 В) при помощи преобразователя 22. Аварийный щит 21 распределяет эту энергию по аварийным потребителям. Бесперебойное питание аварийных потребителей 24 В обеспечивается путем переключения с основной линии питания (от РЩ) на аварийные внешние аккумуляторные батареи (АБ) 20, подключаемые к щиту 21. В аварийном щите 21 имеется функция заряда АБ при питании от основной линии.
В РЩ предусмотрены разъемы 18 для осуществления возможности питания с берега судовых потребителей, а также для медленного заряда СНЭ через двунаправленные преобразователи частоты секции собственных нужд 15.
Элементы управления для распределения энергии судна распределены по всем щитам и обеспечивают управление различными устройствами посредством контроллера, установленного в одном из БГРЩ, при этом контроллер другого БГРЩ является резервным контроллером. Резервный контроллер обеспечивает управление модулем для распределения энергии судна при выходе из строя основного контроллера.
Возможно дистанционное управление при помощи сенсорной панели дистанционного управления, которая входит в состав системы управления.
Таким образом, выполнение модуля в отдельном корпусе позволяет увеличить КПД и создать компактное устройство при значительном снижении его массы и габаритов как за счет компактного размещения элементов преобразования и распределения энергии, уменьшения длины связей между элементами устройства, а также уменьшения количества элементов за счет использования двунаправленных преобразователей частоты и осуществления питания преобразователей частоты напрямую от источника постоянного тока через общую шину постоянного тока.