031]由于主机I的主输出轴带动磁转子转动，产生变化的磁场，所述绕组转子在变化的磁场内产生感应电流和感应磁场，因此绕组转子转动，从而带动发电机5转动进行发电。但是由于主机I的输出轴是不稳定的，这就使得磁转子的转速不稳定，从而导致绕组转子的转速不稳定，同步发电机5无法正常工作，输出的电流也不稳定。
[0032]为解决上述问题，本实施例所述的磁耦合轴带发电系统中，所述磁耦合调速器4的绕组转子的绕组还与所述控制器6连接，所述控制器6通过控制所述绕组的电流将所述磁耦合调速器4的耦合输出轴控制在发电机5额定转速范围内。当永磁耦合调速器4的耦合输入轴的转速超过发电机5额定转速时，通过控制器6来控制绕组转子发电量来降低永磁耦合调速器4的耦合输出轴的转速；当永磁耦合调速器4的耦合输入轴的转速低于发电机5额定转速时，通过控制器6给绕组供电来提高永磁耦合调速器4的耦合输出轴的转速，从而使发电机5输入稳定的转速。一般发电机5都是同步发电机5，由于同步发电机5的频率与转速成正比，因此，发电机5可以输出稳定频率的电能。
[0033]由于永磁耦合传动调速器可以将不稳定的主输出轴速度稳定下来，因此本实施例中的发电机5只需选择普通的无刷励磁恒压同步发电机5即可，该无刷励磁恒压同步发电机5可选购现有技术中的成熟产品，价格便宜而且可靠性高。此外，与调速型液力耦合器相比，本实施例中的永磁耦合轴带发电系统具有效率高、体积小、重量轻、维护量少、谐波小、价格便宜、可靠性高等优点，完全满足船级社强励要求。
[0034]此外，本实施方案中还提供一种磁耦合轴带发电系统的控制器6的控制方法，用于上述实施例中的磁耦合轴带发电系统的控制器6中，流程图如图2所示，包括以下步骤:
[0035]S1、检测所述磁耦合调速器4的耦合输入轴的转速，当磁耦合调速器4的耦合输入轴的转速超过发电机5的额定转速时进入S2，当磁耦合调速器4的耦合输入轴的转速低于发电机5额定转速范围时进入S3，否则，进入S4，原理图如图3所示。
[0036]S2、控制绕组转子的发电量，以降低所述磁耦合调速器4的耦合输出轴的转速使其控制在发电机5额定转速范围内。
[0037]控制器6检测到永磁耦合调速器4的耦合输入轴和耦合输出轴转速后，当判断到耦合输入轴转速超过发电机5额定转速时，永磁耦合调速器4工作在发电状态。如图3所示，永磁耦合调速器4产生的能量通过绕组转子侧的二极管回馈到直流母线，当直流母线电压超过一定的值，电网侧能量回馈控制部分启动，根据永磁耦合调速器4输出转速进行反馈控制，控制回路电流实现速度实时调节。同时，通过获取电网参考电压相位、频率和幅值，将直流逆变成交流，控制多余能量回馈到电网或用于其他电器设备，在达到稳速目的的同时实现节能。
[0038]S3、向所述绕组转子的绕组供电，以提高所述磁耦合调速器4的输出轴的转速使其控制在发电机5额定转速范围内；
[0039]控制器6检测到永磁耦合调速器4的耦合输入轴和耦合输出轴的转速后，当判断親合输入轴转速低于发电机5额定转速时，永磁親合调速器4工作在电机传动状态。永磁親合调速器4绕组转子需要补充能量才能提高转速输出达到发电机5额定转速。此时，如图3所示，电网侧整流控制单元控制该侧开关管动作，开关管开、断与输入电抗器共同作用产生与输入相位一致的正弦电流波形，消除二极管整流带来的6k+l次谐波，提高功率因数。同时，根据永磁耦合调速器4输出转速进行反馈控制，调节绕组侧开关管动作，向绕组输出与转速对应的三相电压和频率信号，调节永磁耦合调速器4输出转速。
[0040]S4、无需对绕组电流进行控制，绕组转子直接旋转带动发动机发电。
[0041]此外，当主机I的主输出轴的速度波动范围不大时，可以通过一定的皮带轮变比，将永磁耦合调速器4的输入轴的转速控制在发电机5额定转速附近。
[0042]作为其他可以替换的方案，还可以通过其他调整电压、电流的方法对绕组转子进行控制，本领域的技术人员在此实用新型构思下可以根据本领域的方式合理进行设计，使其达到永磁耦合调速器4的耦合输出轴稳定输出的目的。
[0043]通过控制器6的上述控制方法，使得磁耦合调速器可以将不稳定的主输出轴速度稳定下来，因此只需一台普通的无刷励磁恒压同步发电机5即可，当主输出轴的速度变化不大于30%的情况下，控制器6调节的功率大约为20%。与全功率变换、双馈发电相比，谐波小、需要的滤波装置简单，而且能自动满足船级社关于短路时强励的相关要求。
[0044]此外，本实施方案还提供一种磁耦合轴带发电系统的控制器6，结构框图如图4所示，包括:
[0045]转速检测单元01，检测所述磁耦合调速器4的耦合输入轴的转速；
[0046]第一控制单元02，当磁親合调速器4的親合输入轴的转速超过发电机5的额定转速时，控制绕组转子的发电量，以降低所述磁耦合调速器4的耦合输出轴的转速使其控制在发电机5额定转速范围内；
[0047]第二控制单元03，当磁親合调速器4的親合输入轴转速低于发电机5额定转速范围时，向所述绕组转子的绕组供电，以提高所述磁耦合调速器4的输出轴的转速使其控制在发电机5额定转速范围内。
[0048]本实施例中的控制器6及其控制方法，当磁耦合调速器4的耦合输入轴的转速超过发电机5的额定转速时，控制绕组转子的发电量，降低所述磁耦合调速器4的输出轴的转速；当磁耦合调速器4的耦合输入轴的转速低于发电机5额定转速范围时，向所述绕组转子的绕组供电，提高所述磁耦合调速器4的耦合输出轴的速度。这样，磁耦合调速器4的耦合输入轴的转速无论如何变化，通过控制器6的作用，都可以使得磁耦合调速器4的耦合输出轴的转速控制在发电机5额定转速范围内，使得所述发电机5稳定工作。
[0049]本实施方案中的磁耦合轴带发电系统可用于船舶中，也可用于其他轴带发电系统中。
[0050]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【主权项】
1.一种磁耦合轴带发电系统，包括主机⑴、推进机构⑶，以及设置在所述主机⑴与所述推进机构(3)之间的用于将所述主机(I)的主输出轴的转速转换为所述推进机构(3)需要的转速的齿轮箱(2);其特征在于: 还包括磁耦合调速器(4)、控制器(6)和发电机(5)，所述磁耦合调速器(4)包括分别设置在其耦合输入轴和耦合输出轴之一上的磁转子和设置在所述耦合输入轴和所述耦合输出轴另一个上的绕组转子； 其中，所述主机(I)的所述主输出轴还与所述磁耦合调速器(4)的所述耦合输入轴连接，使得所述主机(I)能够带动所述耦合输入轴旋转；所述耦合输出轴与所述发电机(5)连接，以便能够带动所述发电机发电；所述绕组转子的绕组还与所述控制器(6)连接，所述控制器(6)通过控制所述绕组中的电流将所述耦合输出轴控制在所述发电机(5)的额定转速范围内。2.根据权利要求1所述的磁耦合轴带发电系统，其特征在于，所述主机(I)的所述主输出轴通过皮带(7)与所述磁耦合调速器(4)的所述耦合输入轴连接。3.根据权利要求1或2所述的磁耦合轴带发电系统，其特征在于，所述发电机(5)为无刷励磁恒压同步发电机。4.根据权利要求1或2所述的磁耦合轴带发电系统，其特征在于，所述推进机构(3)包括螺旋桨。5.根据权利要求1或2所述的磁耦合轴带发电系统，其特征在于，所述磁转子为永磁转子。6.根据权利要求1或2所述的磁耦合轴带发电系统，其特征在于，所述磁转子为电磁转子。
【专利摘要】一种磁耦合轴带发电系统，包括主机、齿轮箱和推进机构，还包括磁耦合调速器、控制器和发电机，所述主机的主输出轴还与所述磁耦合调速器的耦合输入轴连接，所述磁耦合调速器的耦合输出轴与所述发电机连接。所述磁耦合调速器的绕组转子的绕组还与所述控制器连接，所述控制器通过控制所述绕组的电流将所述磁耦合调速器的耦合输出轴控制在发电机额定转速范围内。该方案中，通过磁耦合调速器进行调速，使其耦合输出轴的转速稳定，这样就可以克服主机在推进时随时调整导致主轴输出不稳定的问题，使得发电机可以运行在额定转速的范围内，输出稳定电能，可以与船内电网连接并进行供电，解决了现有技术中发电不稳定、成本高、可靠性差、不易实现的问题。
【IPC分类】H02P101/35, H02K7/18, H02K51/00, H02K7/11, H02K49/10, H02P9/06, H02K49/04
【公开号】CN204886644
【申请号】CN201520611670
【发明人】陈超, 漆复兴
【申请人】江苏磁谷科技股份有限公司
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月13日