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CN118100391B - 一种风电安装船用高效率电力驱动系统 - Google Patents

一种风电安装船用高效率电力驱动系统 Download PDF

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CN118100391B CN202410457933.7A CN202410457933A CN118100391B CN 118100391 B CN118100391 B CN 118100391B CN 202410457933 A CN202410457933 A CN 202410457933A CN 118100391 B CN118100391 B CN 118100391B
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杨旭
傅道成
万家平
仇明
宋志国
李沂滨
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Qidong Cosco Sea Transportation Ocean Engineering Co ltd
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Qidong Cosco Sea Transportation Ocean Engineering Co ltd
Shandong University
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Abstract

本申请属于风电安装船控制领域，具体涉及一种风电安装船用高效率电力驱动系统，包括电机驱动支路、超级电容组充电支路、蓄电池组充电支路和光伏充电支路；通过超级电容组和蓄电池组保存桁架式桩腿下降或者起吊重物下降带动电动机发出的电能，超级电容组用于电力的短时快速存储，蓄电池组用于回收电能的长期存储；当需要抬升桁架式桩腿或者起吊重物抬升过程中，超级电容组和蓄电池组存储的电能，可用于驱动电机工作，降低对发电系统的电力需求，提高能量回收和利用率。

Description

一种风电安装船用高效率电力驱动系统
技术领域
本申请属于风电安装船控制领域，具体涉及一种风电安装船用高效率电力驱动系统。
背景技术
起重机和桁架式桩腿是风电安装船的重要组成部分，起重机卷扬机和桁架式桩腿工作时，均有抬升和下降两种状态，抬升时电机耗电输出扭矩，使势能增加，下降时会损耗抬升时积累的势能。若将积累的势能转化成电阻的热能消耗掉，会造成较大的能源浪费。
发明内容
基于上述问题，本申请提供一种风电安装船用高效率电力驱动系统，提升了能量回收效率和利用率。其技术方案为：
一种风电安装船用高效率电力驱动系统，包括电机驱动支路、超级电容组充电支路、蓄电池组充电支路和光伏充电支路；
所述电机驱动支路包括第二变压器和与之连接的第一整流双向逆变器；所述第二变压器通过第二断路器与交流配电板连接；第一整流双向逆变器与电动发电机连接；电动发电机与起重机卷扬机连接；
所述超级电容组充电支路包括第一双向DC\DC变换器和与之连接的第一超级电容组；第一双向DC\DC变换器与第一整流双向逆变器连接；
所述蓄电池组充电支路包括第二双向DC\DC变换器和与之连接的第一蓄电池组；所述第一蓄电池组与光伏充电支路连接；
所述光伏充电支路包括第一光伏电池方阵和与之连接的第一单向DC\DC变换器；第一单向DC\DC变换器与第一蓄电池组连接。
优选的，包括电力回收支路和负载支路；所述负载支路包括第一变压器和与之连接的交流负载，所述第一变压器通过第一断路器与交流配电板连接；所述电力回收支路包括第一逆变器和与之连接的第二单向DC\DC变换器；所述第二单向DC\DC变换器与第一蓄电池组连接，所述第一逆变器与第三变压器连接，所述第三变压器通过第三断路器与交流配电板连接。
优选的，所述第一整流双向逆变器上连接第一单向开关与第一制动电阻。
优选的，所述风电安装船的桁架式桩腿上设置多个电动发电机，每个所述电动发电机与对应的一套电机驱动支路连接；每套电机驱动支路均与超级电容组充电支路、蓄电池组充电支路连接，蓄电池组与光伏充电支路连接。
优选的，所述桁架式桩腿包括弦杆，K字形桁架，桩靴和驱动装置；所述驱动装置驱动齿轮转动，通过弦杆上的齿条与驱动装置的驱动齿轮的传动，使桩腿上下运动；所述驱动装置包括电动发电机、第一编码器发光元件和第二编码器发光元件，电动发电机固定连接制动器，电动发电机通过电机轴上的第一键连接第一小齿轮，第一小齿轮啮合连接第一大齿轮，第一大齿轮通过齿轮连接轴键槽位置的第二键连接第二小齿轮，第二小齿轮啮合连接弹性梁大齿轮，弹性梁大齿轮通过齿轮连接轴键槽位置的第三键连接终端部件，第一编码器发光元件和第一编码器光感元件分别位于大编码环两侧，第二编码器发光元件和第二编码器光感元件分别位于小编码盘两侧，大编码环与弹性梁大齿轮连接，小编码盘固定在弹性梁大齿轮的齿轮连接轴上。
优选的，电动发电机启动时，输出转速和扭矩，通过电动发电机轴上的第一键带动第一小齿轮旋转，第一小齿轮啮合第一大齿轮，使第一大齿轮旋转，根据齿数比的不同实现第一级减速；第一大齿轮通过齿轮连接轴键槽位置的第二键使第二小齿轮与第一大齿轮等角速度旋转，第二小齿轮啮合弹性梁大齿轮，使弹性梁大齿轮旋转，根据齿数比的不同实现第二级减速；弹性梁大齿轮通过齿轮连接轴键槽位置的第三键连接终端部件使之旋转，从而带动升降平台运动，或带动起重机卷扬机工作。
优选的，弹性梁大齿轮转动时，大编码环和小编码盘受到弹性梁的作用会产生角度差，该角度差可通过编码器测得；第一编码器发光元件发光通过大编码环，由第一编码器光感元件接收，可得信号一波形；第二编码器发光元件发光通过小编码盘，由第二编码器光感元件接收，可得信号二波形；通过信号一波形和信号二波形的差值可知大编码环和小编码盘产生的相位差；前期给定不同扭矩大小记录编码器测出的相位差；此时记录相位差可根据记录结果推算出电动发电机输出的扭矩大小，扭矩大小作为反馈信号输入电动发电机，实现电动发电机扭矩的闭环控制。
优选的，当风电安装船的起重机卷扬机正常抬升重物或桁架式桩腿正常抬升时，电动发电机为电动机，蓄电池组通过蓄电池组充电支路为相应的电动发电机供电，此时超级电容组不工作；
当风电安装船的起重机卷扬机正常下放重物或桁架式桩腿正常下降时，由于势能的存在，电动发电机为发电机，发电机通过蓄电池组充电支路为蓄电池组充电，此时超级电容组不工作；
当风电安装船的起重机卷扬机抬升重物较重或桁架式桩腿重载抬升工作时，电动发电机为电动机，蓄电池组通过蓄电池组充电支路为相应的电动机供电，同时，超级电容组通过超级电容组充电支路辅助蓄电池组为相应的电动机供电，以提高抬升能力；
当风电安装船的起重机卷扬机下放重物较重或桁架式桩腿重载下降时，电动发电机为电动机，由于势能较大，超级电容组和蓄电池组同时充电以维持安全速度；
当风电安装船的起重机卷扬机或桁架式桩腿在恶劣的海况下工作时，以超级电容组和蓄电池组提供能量已经不足，通过交流配电板为电动发电机供电；
当工况条件恶劣时，交流配电板给负载供电电量不足时，蓄电池组通过电力回收支路为交流配电板充电，供给相应负载使用，以确保安全工作。
优选的，当风电安装船的起重机卷扬机控制重物到一定位置或桁架式桩腿运行到预定位置需要制动时，即电动发电机需要制动时，电动发电机给超级电容组充电，同时给蓄电池组充电，紧急制动时，开启制动电阻开关，利用制动电阻使能量以热量形式消耗，实现紧急制动。
与现有技术相比，本申请有益效果如下：
通过超级电容组和蓄电池组保存桁架式桩腿下降或者起吊重物下降带动电动机发出的电力，超级电容组用于电力的短时快速存储，蓄电池组用于回收电力的长期存储；当需要抬升桁架式桩腿或者起吊重物抬升过程中，超级电容组和蓄电池组存储的电能，可用于驱动电机工作，降低对发电系统的电力需求。船体设计有光伏电池方阵，可以持续为蓄电池组补充电力；当蓄电池组充满电时，蓄电池组也可以为船上其他系统供电。此外，针对起重机卷扬机与升降桩腿的多电机驱动系统，设计一种专用的扭矩检测装置，为各电机的均匀动力输出，提供重要的控制反馈，进一步增加了工作的安全性和稳定性。
附图说明
图1为风电安装船用高效率电力驱动系统图。
图2为电力驱动系统性能监测装置第一方向等轴测图。
图3为电力驱动系统性能监测装置第二方向等轴测图。
图4为电力驱动系统性能监测装置主视图。
图5为电力驱动系统性能监测装置右视图。
图6为风电安装船电机控制思路图。
图中：1-交流配电板，2-第一断路器，3-第一变压器，4-交流负载，5-第二断路器，6-第二变压器，7-第一整流双向逆变器，8-第一电动发电机，9-第一双向DC\DC变换器，10-第一超级电容组，11-第二双向DC\DC变换器，12-第一蓄电池组，13-第一单向DC\DC变换器，14-第一光伏电池方阵，15-第三断路器，16-第三变压器，17-第一逆变器，18-第二单向DC\DC变换器，19-第四断路器，20-第四变压器，21-第二整流双向逆变器，22-第二电动发电机，23-第三双向DC\DC变换器，24-第二超级电容组，25-第四双向DC\DC变换器，26-第五断路器，27-第五变压器，28-第三整流双向逆变器，29-第三电动发电机，30-第五双向DC\DC变换器，31-第三超级电容组，32-第六双向DC\DC变换器，33-第二蓄电池组，34-第三单向DC\DC变换器，35-第二光伏电池方阵，36-第六断路器，37-第六变压器，38-第二逆变器，39-第四单向DC\DC变换器，40-第n断路器，41-第n变压器，42-第n整流双向逆变器，43-第n电动发电机，44-第2n-1双向DC\DC变换器，45-第n超级电容组，46-第2n双向DC\DC变换器，47-第一单相开关，48-第二单相开关，49-第三单相开关，50-第n单相开关，51-第一制动电阻，52-第二制动电阻，53-第三制动电阻，54-第n制动电阻。
101-电动发电机，102-制动器，103-第一小齿轮，104-第一大齿轮，105-第二小齿轮，106-弹性梁大齿轮，107-终端部件，108-第一键，109-第二键，110-第三键，111-第一编码器发光元件，112-第一编码器光感元件，113-第二编码器发光元件，114-第二编码器光感元件，115-大编码环，116-小编码盘。
具体实施方式
下面结合附图1-6和具体实施例对技术作进一步说明，以助于理解本发明的内容。
一种风电安装船用高效率电力驱动系统，包括电机驱动支路、超级电容组充电支路、蓄电池组充电支路和光伏充电支路；
蓄电池组设有两套分别为第一蓄电池组12和第二蓄电池组33；光伏充电支路也对应设有两套分别为第一光伏电池方阵14和与之连接的第一单向DC\DC变换器13，以及第二光伏电池方阵35和与之连接的第三单向DC\DC变换器34。
与卷扬机连接的电动发电机有两个，分别是第一电动发电机8和第二电动发电机22；所述风电安装船的桁架式桩腿上设置多个电动发电机，每个所述电动发电机与对应的一套电机驱动支路连接；每套电机驱动支路均与超级电容组充电支路、蓄电池组充电支路连接，蓄电池组与光伏充电支路连接。
第一断路器2连接第一变压器3，第一变压器3连接交流负载4。
第二断路器5通过第二变压器6连接第一整流双向逆变器7，第一整流双向逆变器7连接第一电动发电机8。第一超级电容组10连接第一双向DC\DC变换器9，第一双向DC\DC变换器9连接第一整流双向逆变器7。第一蓄电池组12连接第二双向DC\DC变换器11，第二双向DC\DC变换器11连接第一整流双向逆变器7。 第一蓄电池组12另一侧通过第一单向DC\DC变换器13连接第一光伏电池方阵14。
第三断路器15连接第三变压器16，第三变压器16连接第一逆变器17，第一逆变器17连接第二单向DC\DC变换器18，第二单向DC\DC变换器18连接第一蓄电池组12。
第四断路器19连接第四变压器20，第四变压器20连接第二整流双向逆变器21，第二整流双向逆变器21连接第二电动发电机22。第二超级电容组24连接第三双向DC\DC变换器23，第三双向DC\DC变换器23连接第二整流双向逆变器21。第一蓄电池组12连接第四双向DC\DC变换器25，第四双向DC\DC变换器25连接第二整流双向逆变器21。
第五断路器26连接第五变压器27，第五变压器27连接第三整流双向逆变器28，第三整流双向逆变器28连接第三电动发电机29。第三超级电容组31连接第五双向DC\DC变换器30，第五双向DC\DC变换器30连接第三整流双向逆变器28。第二蓄电池组33连接第六双向DC\DC变换器32，第六双向DC\DC变换器32连接第三整流双向逆变器28。第二蓄电池组33另一侧通过第三单向DC\DC变换器34连接第二光伏电池方阵35。
第六断路器36连接第六变压器37，第六变压器37连接第二逆变器38，第二逆变器38连接第四单向DC\DC变换器39，第四单向DC\DC变换器39连接第二蓄电池组33。
第n断路器40连接第n变压器41，第n变压器41连接第n整流双向逆变器42，第n整流双向逆变器42连接第n电动发电机43。第n超级电容组45连接第2n-1双向DC\DC变换器44，第2n-1双向DC\DC变换器44连接第n整流双向逆变器42，第二蓄电池组33连接第2n双向DC\DC变换器46，第2n双向DC\DC变换器46连接第n整流双向逆变器42。
第一单相开关47连接第一制动电阻51（充电满后，过量的电通过制动电阻消耗掉），接在第一整流双向逆变器7中；第二单相开关48连接第二制动电阻52，接在第二整流双向逆变器21中；第三单相开关49连接第三制动电阻53，接在第三整流双向逆变器28中；第n单相开关50连接第n制动电阻54，接在第n整流双向逆变器42中。
一种风电安装船用高效率电力驱动系统包括负载支路，电机驱动支路，超级电容组充电支路，蓄电池组充电支路，电力回收支路，光伏充电支路。以其中之一为例：
蓄电池组分为第一蓄电池组和第二蓄电池组，第一蓄电池组可为起重机卷扬机电机和电网供电，第二蓄电池组可为桁架式桩腿电机和电网供电。
所述电动发电机为永磁电机，起重机上控制卷扬机的各电机各配备一个超级电容组，第一蓄电池组为起重机上控制卷扬机的各电机提供能量；桁架式桩腿各电机各配备一个超级电容组，第二蓄电池组为桁架式桩腿各电机提供能量。即单个起重机上的卷扬机配备2个超级电容组，1个蓄电池组，单个桁架式桩腿配备n-2个超级电容组，1个蓄电池组。
蓄电池组可通过电机充电，也可通过光伏电池方阵充电。
第一光伏电池方阵为第一蓄电池组充电，第二光伏电池方阵为第二蓄电池组充电。
能量回收电路包括电机驱动支路，超级电容组充电支路，蓄电池组充电支路。
单根桁架式桩腿共有n-2个电机，每个电机均配备能量回收电路。
单个起重机由2个电机驱动卷扬机，每个电机均配备能量回收电路。
当风电安装船的起重机卷扬机正常抬升重物或桁架式桩腿正常抬升时，电动发电机为电动机，蓄电池组通过蓄电池组充电支路为相应的电动发电机供电，此时超级电容组不工作；
当风电安装船的起重机卷扬机正常下放重物或桁架式桩腿正常下降时，由于势能的存在，电动发电机为发电机，发电机通过蓄电池组充电支路为蓄电池组充电，此时超级电容组不工作；
当风电安装船的起重机卷扬机抬升重物较重或桁架式桩腿重载抬升工作时，电动发电机为电动机，蓄电池组通过蓄电池组充电支路为相应的电动机供电，同时，超级电容组通过超级电容组充电支路辅助蓄电池组为相应的电动机供电，以提高抬升能力。
当风电安装船的起重机卷扬机下放重物较重或桁架式桩腿重载下降时，电动发电机为电动机，由于势能较大，超级电容组和蓄电池组同时充电以维持安全速度；当风电安装船的起重机卷扬机控制重物到一定位置或桁架式桩腿运行到预定位置需要制动时，即电动发电机需要制动时，电动发电机为发电机，发电机通过超级电容组充电支路给超级电容组充电，同时给蓄电池组充电，紧急制动时，开启制动电阻开关，利用制动电阻使能量以热量形式消耗，实现紧急制动。
当风电安装船的起重机卷扬机或桁架式桩腿在恶劣的海况下工作时，仅仅以超级电容组和蓄电池组提供能量已经不足，此时开启柴油发电机组，通过交流配电板为电动发电机供电。
当工况条件恶劣时，交流配电板给负载供电电量不足时，蓄电池组通过电力回收支路为交流配电板充电，供给相应负载使用，以确保安全工作。
桁架式桩腿（桁架式桩腿与齿轮齿条机构连接，现有技术2023101543220）包括弦杆，K字形桁架，桩靴，驱动装置。驱动装置驱动齿轮转动，通过弦杆上的齿条与驱动装置的驱动齿轮的传动，使桩腿上下运动。起重机由驱动装置和起重机体组成，驱动装置驱动卷扬机，使起重机抬起或放下负载。驱动装置均由电机提供动力，通过整流双向逆变器改变交流电频率可改变电机转速，通过整流双向逆变器改变交流电电压可改变电机输出扭矩。
驱动装置包括电动发电机101（为表述方便，电动发电机101指代为第一电动发电机8、第二电动发电机22、第三电动发电机29、第n电动发电机43等所有的电动发电机），制动器102，第一小齿轮103，第一大齿轮104，第二小齿轮105，弹性梁大齿轮106，终端部件107，第一键108，第二键109，第三键110，第一编码器发光元件111，第一编码器光感元件112，第二编码器发光元件113，第二编码器光感元件114，大编码环115，小编码盘116。
其中，电动发电机101固定连接制动器102，电动发电机101通过电机轴上的第一键108连接第一小齿轮103，第一小齿轮103啮合连接第一大齿轮104，第一大齿轮104通过齿轮连接轴键槽位置的第二键109连接第二小齿轮105，第二小齿轮105啮合连接弹性梁大齿轮106，弹性梁大齿轮106通过齿轮连接轴键槽位置的第三键110连接终端部件107，第一编码器发光元件111和第一编码器光感元件112分别位于大编码环115两侧，第二编码器发光元件113和第二编码器光感元件114分别位于小编码盘116两侧，大编码环115与弹性梁大齿轮106连接，小编码盘116固定在弹性梁大齿轮106的齿轮连接轴上。
编码装置包括大编码环115，小编码盘116。
电动发电机101启动时，输出转速和扭矩，通过电动发电机轴上的第一键108带动第一小齿轮103旋转，第一小齿轮103啮合第一大齿轮104，使第一大齿轮104旋转，根据齿数比的不同实现第一级减速。第一大齿轮104通过齿轮连接轴键槽位置的第二键109使第二小齿轮105与第一大齿轮104等角速度旋转，第二小齿轮105啮合弹性梁大齿轮106，使弹性梁大齿轮106旋转，根据齿数比的不同实现第二级减速。弹性梁大齿轮106通过齿轮连接轴键槽位置的第三键110连接终端部件107使之旋转，从而带动升降平台运动，或带动起重机卷扬机工作。
弹性梁大齿轮106转动时，大编码环115和小编码盘116受到弹性梁的作用会产生角度差。该角度差可通过编码器测得。第一编码器发光元件111发光通过大编码环115，由第一编码器光感元件112接收，可得信号一波形。第二编码器发光元件113发光通过小编码盘116，由第二编码器光感元件114接收，可得信号二波形。通过信号一波形和信号二波形的差值可知大编码环115和小编码盘116产生的相位差。前期给定不同扭矩大小记录编码器测出的相位差。此时记录相位差可根据记录结果推算出电动发电机101输出的扭矩大小。该扭矩大小作为反馈信号输入电动发电机101，实现电动发电机101扭矩的闭环控制。
风电安装船电机控制思路如图6所示，风电安装船控制单元输出扭矩信号一，得到扭矩设定值，将扭矩设定值输入扭矩控制单元，令扭矩控制单元输出PWM信号控制整流双向逆变器中的IGTB开关，通过改变IGTB开关的导通时间改变输出交流电的电压值，输入给第一电动发电机8从而输出一定的扭矩。编码器测量大编码环115和小编码盘116的相位，输出信号一波形和信号二波形，通过扭矩计算单元推算出电机输出的扭矩大小，反馈给比较器比较，将比较差值输入给扭矩控制单元，使扭矩控制单元发出指令直至发电机输出的扭矩与扭矩设定值相同。
风电安装船控制单元输出扭矩信号二，得到扭矩设定值，将扭矩设定值输入扭矩控制单元，令扭矩控制单元输出PWM信号控制整流双向逆变器中的IGTB开关，通过改变IGTB开关的导通时间改变输出交流电的电压值，输入给第二电动发电机22从而输出一定的扭矩。编码器测量大编码环115和小编码盘116的相位，输出信号一波形和信号二波形，通过扭矩计算单元推算出电机输出的扭矩大小，反馈给比较器比较，将比较差值输入给扭矩控制单元，使扭矩控制单元发出指令直至发电机输出的扭矩与扭矩设定值相同。
第一电动发电机输出的扭矩和第二电动发电机输出的扭矩共同输入给起重机卷扬机，令起重机卷扬机上抬或下降重物，实现安装工作的正常进行。
风电安装船控制单元输出扭矩信号三，得到扭矩设定值，将扭矩设定值输入扭矩控制单元，令扭矩控制单元输出PWM信号控制整流双向逆变器中的IGTB开关，通过改变IGTB开关的导通时间改变输出交流电的电压值，输入给第三电动发电机29从而输出一定的扭矩。编码器测量大编码环115和小编码盘116的相位，输出信号一波形和信号二波形，通过扭矩计算单元推算出电机输出的扭矩大小，反馈给比较器比较，将比较差值输入给扭矩控制单元，使扭矩控制单元发出指令直至发电机输出的扭矩与扭矩设定值相同。
风电安装船控制单元输出扭矩信号n，得到扭矩设定值，将扭矩设定值输入扭矩控制单元，令扭矩控制单元输出PWM信号控制整流双向逆变器中的IGTB开关，通过改变IGTB开关的导通时间改变输出交流电的电压值，输入给第n电动发电机43从而输出一定的扭矩。编码器测量大编码环115和小编码盘116的相位，输出信号一波形和信号二波形，通过扭矩计算单元推算出电机输出的扭矩大小，反馈给比较器比较，将比较差值输入给扭矩控制单元，使扭矩控制单元发出指令直至发电机输出的扭矩与扭矩设定值相同。
第三电动发电机29输出的扭矩直到第n电动发电机43输出的扭矩共同输入给桁架式桩腿一传动齿轮。使桁架式桩腿一传动齿轮与弦杆齿条发生啮合传动使桁架式桩腿一上下移动。
风电安装船控制单元输出扭矩信号w，得到扭矩设定值，将扭矩设定值输入扭矩控制单元，令扭矩控制单元输出PWM信号控制整流双向逆变器中的IGTB开关，通过改变IGTB开关的导通时间改变输出交流电的电压值，输入给第w电动发电机从而输出一定的扭矩。编码器测量大编码环115和小编码盘116的相位，输出信号一波形和信号二波形，通过扭矩计算单元推算出电机输出的扭矩大小，反馈给比较器比较，将比较差值输入给扭矩控制单元，使扭矩控制单元发出指令直至发电机输出的扭矩与扭矩设定值相同。
风电安装船控制单元输出扭矩信号m，得到扭矩设定值，将扭矩设定值输入扭矩控制单元，令扭矩控制单元输出PWM信号控制整流双向逆变器中的IGTB开关，通过改变IGTB开关的导通时间改变输出交流电的电压值，输入给第m电动发电机从而输出一定的扭矩。编码器测量大编码环115和小编码盘116的相位，输出信号一波形和信号二波形，通过扭矩计算单元推算出电机输出的扭矩大小，反馈给比较器比较，将比较差值输入给扭矩控制单元，使扭矩控制单元发出指令直至发电机输出的扭矩与扭矩设定值相同。
第w电动发电机输出的扭矩直到第m电动发电机输出的扭矩共同输入给桁架式桩腿n传动齿轮。使桁架式桩腿n传动齿轮与弦杆齿条发生啮合传动使桁架式桩腿n上下移动。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种风电安装船用高效率电力驱动系统，其特征在于，包括电机驱动支路、超级电容组充电支路、蓄电池组充电支路和光伏充电支路；
所述电机驱动支路包括第二变压器和与之连接的第一整流双向逆变器；所述第二变压器通过第二断路器与交流配电板连接；第一整流双向逆变器与电动发电机连接；电动发电机与起重机卷扬机连接；
所述超级电容组充电支路包括第一双向DC\DC变换器和与之连接的第一超级电容组；
第一双向DC\DC变换器与第一整流双向逆变器连接；
所述蓄电池组充电支路包括第二双向DC\DC变换器和与之连接的第一蓄电池组；所述第一蓄电池组与光伏充电支路连接；
所述光伏充电支路包括第一光伏电池方阵和与之连接的第一单向DC\DC变换器；第一单向DC\DC变换器与第一蓄电池组连接；
风电安装船的桁架式桩腿上的驱动装置包括电动发电机、第一编码器发光元件和第二编码器发光元件，电动发电机固定连接制动器，电动发电机通过电机轴上的第一键连接第一小齿轮，第一小齿轮啮合连接第一大齿轮，第一大齿轮通过齿轮连接轴键槽位置的第二键连接第二小齿轮，第二小齿轮啮合连接弹性梁大齿轮，弹性梁大齿轮通过齿轮连接轴键槽位置的第三键连接终端部件，第一编码器发光元件和第一编码器光感元件分别位于大编码环两侧，第二编码器发光元件和第二编码器光感元件分别位于小编码盘两侧，大编码环与弹性梁大齿轮连接，小编码盘固定在弹性梁大齿轮的齿轮连接轴上。
2.根据权利要求1所述的一种风电安装船用高效率电力驱动系统，其特征在于，包括电力回收支路和负载支路；所述负载支路包括第一变压器和与之连接的交流负载，所述第一变压器通过第一断路器与交流配电板连接；所述电力回收支路包括第一逆变器和与之连接的第二单向DC\DC变换器；所述第二单向DC\DC变换器与第一蓄电池组连接，所述第一逆变器与第三变压器连接，所述第三变压器通过第三断路器与交流配电板连接。
3.根据权利要求1所述的一种风电安装船用高效率电力驱动系统，其特征在于，所述第一整流双向逆变器上连接第一单向开关与第一制动电阻。
4.根据权利要求1所述的一种风电安装船用高效率电力驱动系统，其特征在于，所述风电安装船的桁架式桩腿上设置多个电动发电机，每个所述电动发电机与对应的一套电机驱动支路连接；每套电机驱动支路均与超级电容组充电支路、蓄电池组充电支路连接，蓄电池组与光伏充电支路连接。
5.根据权利要求4所述的一种风电安装船用高效率电力驱动系统，其特征在于，所述桁架式桩腿包括弦杆，K字形桁架，桩靴和驱动装置；所述驱动装置驱动齿轮转动，通过弦杆上的齿条与驱动装置的驱动齿轮的传动，使桩腿上下运动。
6.根据权利要求5所述的一种风电安装船用高效率电力驱动系统，其特征在于，电动发电机启动时，输出转速和扭矩，通过电动发电机轴上的第一键带动第一小齿轮旋转，第一小齿轮啮合第一大齿轮，使第一大齿轮旋转，根据齿数比的不同实现第一级减速；第一大齿轮通过齿轮连接轴键槽位置的第二键使第二小齿轮与第一大齿轮等角速度旋转，第二小齿轮啮合弹性梁大齿轮，使弹性梁大齿轮旋转，根据齿数比的不同实现第二级减速；弹性梁大齿轮通过齿轮连接轴键槽位置的第三键连接终端部件使之旋转，从而带动升降平台运动，或带动起重机卷扬机工作。
7.根据权利要求5所述的一种风电安装船用高效率电力驱动系统，其特征在于，弹性梁大齿轮转动时，大编码环和小编码盘受到弹性梁的作用会产生角度差，该角度差可通过编码器测得；第一编码器发光元件发光通过大编码环，由第一编码器光感元件接收，可得信号一波形；第二编码器发光元件发光通过小编码盘，由第二编码器光感元件接收，可得信号二波形；通过信号一波形和信号二波形的差值可知大编码环和小编码盘产生的相位差；前期给定不同扭矩大小记录编码器测出的相位差；此时记录相位差可根据记录结果推算出电动发电机输出的扭矩大小，扭矩大小作为反馈信号输入电动发电机，实现电动发电机扭矩的闭环控制。
8.根据权利要求5所述的一种风电安装船用高效率电力驱动系统，其特征在于，当风电安装船的起重机卷扬机正常抬升重物或桁架式桩腿正常抬升时，电动发电机为电动机，通过蓄电池组充电支路为相应的电动发电机供电，此时超级电容组不工作；
当风电安装船的起重机卷扬机正常下放重物或桁架式桩腿正常下降时，由于势能的存在，电动发电机为发电机，通过蓄电池组充电支路为蓄电池组充电，此时超级电容组不工作；
当风电安装船的起重机卷扬机抬升重物较重或桁架式桩腿重载抬升工作时，电动发电机为电动机，通过蓄电池组充电支路为相应的电动机供电，同时，超级电容组通过超级电容组充电支路、辅助蓄电池组为相应的电动机供电，以提高抬升能力；
当风电安装船的起重机卷扬机下放重物较重或桁架式桩腿重载下降时，电动发电机为电动机，由于势能较大，超级电容组和蓄电池组同时充电以维持安全速度；当风电安装船的起重机卷扬机或桁架式桩腿在恶劣的海况下工作时，以超级电容组和蓄电池组提供能量已经不足，通过交流配电板为电动发电机供电；
当工况条件恶劣时，交流配电板给负载供电电量不足时，蓄电池组通过电力回收支路为交流配电板充电，供给相应负载使用，以确保安全工作。
9.根据权利要求5所述的一种风电安装船用高效率电力驱动系统，其特征在于，当风电安装船的起重机控制重物到一定位置或桁架式桩腿运行到预定位置需要制动时，即电动发电机需要制动时，电动发电机给超级电容组充电，同时给蓄电池组充电，紧急制动时，开启制动电阻开关，利用制动电阻使能量以热量形式消耗，实现紧急制动。
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