一种渔船轴带发电机的供电电网稳压稳频装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种渔船轴带发电机的供电电网稳压稳频装置，包括三相轴带发电机、BOOST升压电路、闭环PID控制系统、三相逆变系统和用电设备。本实用新型专利技术整流环节采用不可控整流电路进行控制；加入升压电路应对航行中遇到复杂海况引发转速波动进而使得造成电压下降的情况，利用BOOST电路升压的特性，引入闭环PID控制系统优化BOOST电路的功能，使得BOOST电路具有升压功能的同时兼有电压稳定功能；稳压稳频系统中的逆变环节采用SHEPWM驱动电路和IGBT保护电路，得到较稳定的三相交流电供给渔船负载，有效降低了复杂海况引发轴带发电机的频率波动对船舶电气设备的影响。的频率波动对船舶电气设备的影响。的频率波动对船舶电气设备的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种渔船轴带发电机的供电电网稳压稳频装置


[0001]本技术涉及船舶控制
，具体涉及一种渔船轴带发电机的供电电网稳压稳频装置。

技术介绍

[0002]随着我国海洋捕捞业的发展，渔船设备的增加和全球燃油储备的减少，渔船对船舱设备的合理化布置和设备能源的高效利用提出了新要求。渔船轴带发电机作为主柴油机驱动的渔船供电装置，其充分利用主柴油机的10%~15%功率裕量，提高能源的利用率。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。同时，由于主柴油机所带负载较多，在航行中如遇较复杂海况，则主柴油机的转速将发生波动，所挂载的发电机转速将发生变化，造成发电机输出端压及频率波动，导致电网输入电压、电流存在谐波分量，这情况会对电网内的用电设备产生冲击，造成设备过载或损坏，严重的将导致船只安全航行受到威胁。
[0003]如中国专利CN203332385U，公开日2013年12月11日，一种船舶动力主传动轴带动的发电机增速齿轮箱，所述主传动轴的一端与柴油机飞轮端联接，另一端连接船舶螺旋桨；所述的主传动轴上通过一固连法兰连接有一套置在主传动轴上的高弹联轴器，该高弹联轴器连接于活套在主传动轴上的增速齿轮箱的输入轴，所述输入轴上热套有一主动齿轮，所述主动齿轮分别与一档离合器齿轮和二档离合器齿轮啮合，而一档离合器输出齿轮和二档离合器输出齿轮又分别与同一传动齿轮啮合，所述传动齿轮通过一中间齿轮与热套在输出轴上的输出齿轮啮合，在输出轴的至少一输出端上配接有发电机。其主要针对主机前端空间受限的情况，仍存在轴带发电机的频率波动较大，在航行中遇到较复杂海况时，对船舶电网内的用电设备产生冲击，易造成设备过载或损坏，影响船只安全航行。

技术实现思路

[0004]本技术要解决的技术问题是：目前的渔船轴带发电机主柴油机的转速发生波动，影响挂载的发电机转速变化，造成发电机输出端压及频率波动，进而对电网内的用电设备产生冲击的技术问题。提出了一种能够稳定轴带发电机的输出电压，降低复杂海况引起轴带发电机的频率波动对船舶电气设备的渔船轴带发电机的供电电网稳压稳频装置。
[0005]为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案为：一种渔船轴带发电机的供电电网稳压稳频装置，包括三相轴带发电机、BOOST升压电路、闭环PID控制系统、三相逆变系统和用电设备，所述三相轴带发电机依次通过所述BOOST升压电路和所述三相逆变系统与所述用电设备连接，所述闭环PID控制系统与所述BOOST升压电路连接。
[0006]一种渔船轴带发电机的供电电网稳压稳频装置，通过BOOST升压电路在电压下降时提高输出电压；通过闭环PID控制系统稳定升压电路的输出电压；通过三相逆变系统抑制
输出电压的谐波分量，保护电网内的用电设备。首先对整流环节采用不可控整流电路进行控制，考虑到航行中遇到复杂海况引发转速波动，进而使得造成电压下降，需加入升压电路，对于升压环节，系统充分利用BOOST电路升压的特性，引入闭环PID控制系统优化BOOST电路的功能，使得BOOST电路具有升压功能的同时兼有电压稳定功能，稳压稳频系统中的逆变环节采用SHEPWM即特定谐波消除驱动电路和IGBT保护电路，得到较稳定的三相交流电供给给渔船负载。
[0007]作为优选，所述闭环PID控制系统包括电压比较器、用于监测分析的电压监测单元和PID控制器，所述电压比较器与所述BOOST升压电路连接，所述电压监测单元分别与所述电压比较器和所述PID控制器连接，所述PID控制器与所述BOOST升压电路连接。闭环PID控制系统将不同转速下整流器的直流侧电压与参考电压进行比较，将偏差信号通过BOOST升压电路引入的闭环PID控制系统进行反馈，调整占空比在BOOST升压电路运行时进行闭环稳定电压的控制，根据具体的轴带发电机型号参数计算得出整流电路直流侧期望稳定电压作为参考电压。
[0008]作为优选，所述三相逆变系统包括三相逆变器、SHEPWM驱动电路和IGBT保护电路，所述SHEPWM驱动电路和所述IGBT保护电路均与所述三相逆变器连接，所述三相逆变器与所述用电设备连接。三相逆变系统采用三相全桥逆变器作为实现功率输出的核心，采用IGBT模块作为开关器件，利用IGBT开关频率较高的优点，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。驱动电路采用特定谐波消除脉宽调制方式 即SHEPWM对逆变电路进行控制，SHEPWM控制技术对电压输出波形谐波抑制良好。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。
[0009]作为优选，本装置还包括整流系统。整流系统可采用三相整流器。
[0010]作为优选，所述整流系统包括三相不可控整流器，所述三相不可控整流器分别与所述三相轴带发电机和所述BOOST升压电路连接。整流器为带感抗三相全桥不可控整流电路组成，能实现全波整流，提高整流环节的功率因素。
[0011]作为优选，本装置还包括滤波电路，所述滤波电路分别与所述BOOST升压电路和所述三相逆变系统连接。通过滤波电路初步抑制输出电压谐波分量，结合SHEPWM驱动电路进一步降低轴带发电机的频率波动对船舶电气设备的影响。
[0012]本技术的实质性效果是：本技术整流环节采用不可控整流电路进行控制；加入升压电路应对航行中遇到复杂海况引发转速波动进而使得造成电压下降的情况，利用BOOST电路升压的特性，引入闭环PID控制系统优化BOOST电路的功能，使得BOOST电路具有升压功能的同时兼有电压稳定功能；稳压稳频系统中的逆变环节采用SHEPWM驱动电路和IGBT保护电路，得到较稳定的三相交流电供给渔船负载，有效降低了复杂海况引发轴带发电机的频率波动对船舶电气设备的影响。
附图说明
[0013]图1为本实施例系统原理示意图；
[0014]图2为本实施例的闭环控制原理示意图。
[0015]其中：1、三相轴带交流同步发电机，2、三相不可控整流器，3、BOOST升压电路，4、电压比较器，5、电压监测单元，6、PID控制器，7、滤波电路，8、三相逆变器，9、IGBT保护电路，
10、SHEPWM驱动电路，11、渔船负载，12、逻辑电路，13、信号采样，14、锯齿波发生器。
具体实施方式
[0016]下面通过具体实施例，并结合附图，对本技术的具体实施方式作进一步具体说明。
[0017]一种渔船轴带发电机的供电电网稳压稳频装置，如图1所示，包括三相轴带交流同步发电机1、三相不可控整流器2、BOOST升压电路3、闭环PID控制系统、滤波电路7、三相逆变系统和渔船负载11即用电设备，其中闭环PID控制系统包括电压比较器4、电压监测单元5和PID控制器6，三相逆变系统包括三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种渔船轴带发电机的供电电网稳压稳频装置，其特征在于，包括三相轴带发电机、BOOST升压电路（3）、闭环PID控制系统、三相逆变系统和用电设备，所述三相轴带发电机依次通过所述BOOST升压电路（3）和所述三相逆变系统与所述用电设备连接，所述闭环PID控制系统与所述BOOST升压电路（3）连接。2.根据权利要求1所述的一种渔船轴带发电机的供电电网稳压稳频装置，其特征在于，所述闭环PID控制系统包括电压比较器（4）、用于监测分析的电压监测单元（5）和PID控制器（6），所述电压比较器（4）与所述BOOST升压电路（3）连接，所述电压监测单元（5）分别与所述电压比较器（4）和所述PID控制器（6）连接，所述PID控制器（6）与所述BOOST升压电路（3）连接。3.根据权利要求1或2所述的一种渔船轴带发电机的供电电网稳压稳频装...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冬兵，张存喜，王瑞，吴小洲，杨梓强，
申请(专利权)人：浙江海洋大学，
类型：新型
国别省市：