基于交-直-交逆变技术的船用恒频稳压装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于交?直?交逆变技术的船用恒频稳压装置，包括稳压稳频电源，稳压稳频电源包括三相全桥整流器、直流母线LC滤波器、三相全桥逆变器、三相隔离变压器及交流滤波器，三相全桥整流器的输出端连接直流母线LC滤波器的输入端；直流母线LC滤波器的输出端连接三相全桥逆变器的输入端；三相全桥逆变器的输出端连接三相隔离变压器的输入端；三相隔离变压器的输出端连接交流滤波器。本实用新型能够代替辅助发电机为船上电器稳定供电，提高船舶运行的安全性；同时辅助发电机停止工作后，能够减少燃油的使用，降低环境污染。
【专利说明】
基于交-直-交逆变技术的船用恒频稳压装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种船舶供电设备，具体涉及一种基于交-直-交逆变技术的船用恒频稳压装置。
【背景技术】
[0002]现有的船舶供电方式如图1所示，由船舶轴带发电机、辅助发电机、船用电气配电装置组成。其中，船舶轴带发电机和辅助发电机可以采用船用无刷三相交流同步发电机、船用相复励三相交流同步发电机、船用三次谐波励磁三相交流同步发电机等种类，其工作方式以柴油内燃机驱动发电机运转，通过发电机将机械能转化为电能输出，为船舶提供电源。
[0003]这种船舶供电方式中，在夜间或低速运行时，船舶由船舶轴带发电机提供电源，以节省能源。船舶轴带发电机由船舶主机轴驱动，当夜间或船舶低速运行时，驱动发电机运行的转速很低，这时发电机频率随转速变得很低，波形畸变很大，电压也起伏变化;而白天船舶高速前进时，驱动发电机运行的转速高，轴带发电机发出的电源频率和电压也相应偏高，导致轴带发电机的频率波动较大，对船舶电气造成较大影响。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于交-直-交逆变技术的船用恒频稳压装置，它可以代替辅助发电机为船用电气配电装置提供幅值、频率稳定的工作电源，改善船舶电气供电质量，提高电气设备的使用寿命。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型基于交-直-交逆变技术的船用恒频稳压装置的技术解决方案为:
[0006]包括稳压稳频电源，稳压稳频电源包括三相全桥整流器、直流母线LC滤波器、三相全桥逆变器、三相隔离变压器及交流滤波器，三相全桥整流器的输出端连接直流母线LC滤波器的输入端;直流母线LC滤波器的输出端连接三相全桥逆变器的输入端;三相全桥逆变器的输出端连接三相隔离变压器的输入端;三相隔离变压器的输出端连接交流滤波器。
[0007]所述稳压稳频电源由船舶轴带发电机、辅助发电机、岸电电源进行供电。
[0008]所述直流母线LC滤波器由平波电抗器L与电解电容C组成。
[0009]所述三相全桥逆变器采用IGBT模块作为开关器件。
[0010]所述交流滤波器为由次级漏感Ls与输出滤波电容组成的LC滤波电路。
[0011 ]本实用新型可以达到的技术效果是:
[0012]本实用新型能够获得幅值、频率稳定的正弦波输出，输出电压、频率稳定度高，波形失真度小，适用性强，操作简便，运行可靠，体积小巧。
[0013]本实用新型具备输入过压保护、输出短路保护、输出过载保护、过热保护等保护功會K。
[0014]本实用新型能够代替辅助发电机为船上电器稳定供电，提高船舶运行的安全性；同时辅助发电机停止工作后，能够减少燃油的使用，降低环境污染。
[0015]为保证电源输出电压的幅值稳定、频率稳定、波形失真度小，本实用新型的控制系统采用电压有效值反馈方式和电压瞬时负反馈控制方式，电压有效值反馈主要稳定幅值，提供稳定输出电压能力，电压瞬时反馈主要对输出电压实时监控，快速反映输出电压变化量，保证输出波形为纯正弦波，并提高变频电源动态性能和整个系统稳定性。
【附图说明】
[0016]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明:
[0017]图1是现有技术船舶电气配电示意图；
[0018]图2是本实用新型基于交-直-交逆变技术的船用恒频稳压装置的示意图；
[0019]图3是本实用新型的电源主电路拓扑结构图；
[0020]图4是本实用新型的电压控制系统电路图。
【具体实施方式】
[0021]如图2所示，本实用新型基于交-直-交逆变技术的船用恒频稳压装置，包括稳压稳频电源，稳压稳频电源由船舶轴带发电机、辅助发电机、岸电电源进行供电，稳压稳频电源的输出幅值、频率不随输入电源、负载大小的变化而发生变化，从而为船用电气配电装置提供高质量的供电电源。
[0022]如图3所示，稳压稳频电源的主电路采用AC — DC—AC整流、逆变结构，包括三相全桥整流器、直流母线LC滤波器、三相全桥逆变器、三相隔离变压器及交流滤波器，三相全桥整流器的输入端连接船舶轴带发电机的输出端，三相全桥整流器的输出端连接直流母线LC滤波器的输入端;直流母线LC滤波器的输出端连接三相全桥逆变器的输入端;三相全桥逆变器的输出端连接三相隔离变压器的输入端;三相隔离变压器的输出端连接交流滤波器。
[0023]其中，AC-DC整流滤波方法为:船舶轴带发电机输出的三相三线交流电压经三相全桥整流器整流后，再经过平波电抗器L与电解电容C组成的LC滤波器，形成为后级三相全桥逆变器提供能量的直流母线；
[0024]DC-AC逆变输出方法为:三相全桥逆变器是实现功率输出的核心;三相全桥逆变器采用IGBT模块作为开关器件，利用IGBT开关频率较高的优点，采用正弦脉宽调制方式(SPffM)对逆变电路进行控制，逆变器将平稳直流变换为脉宽调制输出的交流信号，输出PWM波幅值恒定，宽度按正弦规律变化，经采用输出功率变压器的漏感Ls与滤波电容组成的LC滤波电路滤波后，得到纯正的正弦波交流电。
[0025]三相全桥逆变器与三相隔离变压器、输出滤波电容组成逆变输出环节；同时，逆变电路还提供可靠的IGBT保护电路，用于检测IGBT过流和过载并发出保护信号。
[0026]LC滤波电路能够消除输入电源幅值、频率变化对电源性能的影响，同时提高电源的输入功率因数，减小电流冲击，降低无功损耗，提高船舶轴带发电机的运行效率;软启动作用是限制冲电电流，保护整流滤波器件;本实用新型经过桥式整流，直流电经LC滤波后形成平滑直流电压，能够为DC/AC逆变提供直流电源。
[0027]本实用新型采用双闭环控制器控制方式，即外环电压有效值负反馈控制和内环电压瞬时值负反馈控制。
[0028]如图4所示，外环电压有效值负反馈控制中参考值为输出电压设定值给定，其通过12位DAC转换器进行幅值大小的设置或更改;反馈值为输出电源的电压反馈采样，经过差分放大器后进行精密整流，最后由双T带阻滤波器输出反馈电压有效值A，此方法简单可靠，对提升系统的稳态特性有决定性作用；电压给定值与有效值负反馈叠加，经过电压有效值PI调节器计算之后形成稳定的电压幅值给定值;标准正弦波由离散化的波表产生，其中波表中预存的正弦波数据经8位DAC转换形成标准正弦波;给定参考正弦波的幅值由电压幅值给定值A确定并作为DA转换器的参考电平，叠加标准正弦波后产生的波形经低通滤波器形成给定正弦波。
[0029]内环电压瞬时值负反馈控制环节时刻检测电压输出量，经过差分放大器后形成电压瞬时反馈值，给定正弦波与电源瞬时反馈值叠加经由波形PI调节器计算之后输出调制正弦波，该控制方式能够实现实时反馈动态调整，时刻跟踪给定正弦波，使输出电压波形保持正弦波稳定不变，保证系统具有良好的动态性能，保证系统的稳定运行。
[0030]所述载波为等腰三角波，与上述调制波通过比较器相比较后，得到上桥臂驱动波形，同时经过反相器，得到下桥臂驱动波形，从而形成一相IGBT的SPffM驱动信号。
[0031]同样原理，产生其他两相IGBT的SPffM驱动信号。
[0032]上述三相SP丽驱动信号，经IGBT驱动电路驱动IGBT进行电力逆变放大，三相全桥的输出负载是三相隔离变压器。三相隔离变压器次级带有一定的漏感，利用次级漏感与输出滤波电容构成LC滤波电路，是输出电压波形为正弦波，从而保证输出电压的品质。
[0033]本实用新型通过宽频设计，能够直接利用船舶主发电机的输出作为输入电源，能够承受电压、频率的大范围变化，同时又能保持输出电压、频率的稳定。
[0034]本实用新型属于一种智能型绿色环保的电源设备，在船舶上应用将取得较大的社会效益和经济效益。
【主权项】
1.一种基于交-直-交逆变技术的船用恒频稳压装置，其特征在于:包括稳压稳频电源，稳压稳频电源包括三相全桥整流器、直流母线LC滤波器、三相全桥逆变器、三相隔离变压器及交流滤波器，三相全桥整流器的输出端连接直流母线LC滤波器的输入端;直流母线LC滤波器的输出端连接三相全桥逆变器的输入端;三相全桥逆变器的输出端连接三相隔离变压器的输入端;三相隔离变压器的输出端连接交流滤波器。2.根据权利要求1所述的基于交-直-交逆变技术的船用恒频稳压装置，其特征在于:所述稳压稳频电源由船舶轴带发电机、辅助发电机、岸电电源进行供电。3.根据权利要求1所述的基于交-直-交逆变技术的船用恒频稳压装置，其特征在于:所述直流母线LC滤波器由平波电抗器L与电解电容C组成。4.根据权利要求1所述的基于交-直-交逆变技术的船用恒频稳压装置，其特征在于:所述三相全桥逆变器采用IGBT模块作为开关器件。5.根据权利要求1所述的基于交-直-交逆变技术的船用恒频稳压装置，其特征在于:所述交流滤波器为由次级漏感Ls与输出滤波电容组成的LC滤波电路。
【文档编号】H02M5/458GK205490176SQ201620309201
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月14日
【发明人】梁俊明
【申请人】温岭市航发电机厂