一种轴带发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种轴带发电系统，系统包括发电机、整流单元、均压单元、直流缓冲滤波单元、逆变单元和正弦滤波单元，整流单元的输入端与发电机电性连接，整流单元的输出端分别与均压单元、直流缓冲滤波单元和逆变单元连接；均压单元还与直流缓冲滤波单元连接；整流单元用于将发电机输出的交流电压整流升压成直流母线电压，并通过直流缓冲滤波单元输出至逆变单元，逆变单元与正弦滤波单元连接用于将直流母线电压逆变正弦交流电并通过滤波单元滤波后以给负载供电；均压单元用于对直流缓冲滤波单元中的多个储能元件进行均压调节，同时可为负载提供零线，由此实现均衡的三相四线逆变输出，同时电路控制简单，成本低，体积小。

【技术实现步骤摘要】
一种轴带发电系统
本专利技术涉及电力电子领域，尤其涉及一种轴带发电系统。
技术介绍
目前，传统轴带发电系统一般包括发电机、整流单元、直流缓冲滤波单元和逆变单元，其中，发电机与整流单元电性连接，整流单元还分别与直流缓冲滤波单元和逆变单元电性连接。整流单元将发电机发出的交流电压整流成直流母线电压，再经过直流缓冲滤波单元输出至逆变单元，由逆变单元将直流母线电压转成交流电以供负载供电。然而，现有的直流缓冲滤波单元中往往存在多个储能元件，例如电容元件。当采用该传统轴带发电系统向三相和单相负载供电时，逆变需要零线，如果逆变输出没有Δ/Y型变压器，需要从储能单元的串联电容中间抽出零线，由于多个储能元件在正负半周期中的工作电流大小明显不同，导致多个储能元件的电压不平衡。而且，现有的整流单元一般采用三相工频二极管整流或可控硅整流，这样的整流方式必须配合使用电励磁同步电机和工频变压器，电励磁同步电机和工频变压器体积大，重量重，导致整个系统的体积大，成本高，能耗大等问题。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供了一种轴带发电系统，旨在解决现有轴带发电系统的直流缓冲滤波单元的电压不平衡问题，同时减小轴带发电系统的体积和能耗。本专利技术提供了一种轴带发电系统，该轴带发电系统包括：发电机、整流单元、均压单元、直流缓冲滤波单元、逆变单元和正弦滤波单元；所述整流单元的输入端与所述发电机电性连接，所述整流单元的输出端分别与所述均压单元、直流缓冲滤波单元和逆变单元连接；所述均压单元还与所述直流缓冲滤波单元连接；所述逆变单元与所述正弦滤波单元连接；其中，所述整流单元用于将所述发电机输出的交流电压整流升压成直流母线电压，并通过所述直流缓冲滤波单元输出至所述逆变单元，所述逆变单元用于将所述直流母线电压逆变成正弦交流电并通过所述正弦滤波单元滤波后以给负载供电；所述均压单元用于对所述直流缓冲滤波单元中的多个储能元件进行均压调节，以使得在给所述负载供电时多个所述储能元件的电压均衡，同时为所述负载提供零线以实现均衡的三相四线逆变输出。在本专利技术的轴带发电系统中，所述整流单元为轴发整流单元，所述轴发整流单元共用所述发电机的定子电感作为升压电感，且通过控制所述发电机的发电转矩以输出稳定的直流母线电压。在本专利技术的轴带发电系统中，还包括：开关切换单元和与所述开关切换单元电性连接的辅助发电机；所述开关切换单元的一端与所述正弦滤波单元连接，另一端与所述负载连接；其中，当所述轴带发电系统的原动机出现故障时，所述开关切换单元切换至所述辅助发电机；所述辅助发电机通过所述开关切换单元以给所述负载供电；所述辅助发电机还通过所述正弦滤波单元、逆变单元和整流单元控制所述发电机作为电动机使用。在本专利技术的轴带发电系统中，所述直流缓冲滤波单元包括第一开关、第一电阻、第一电容和第二电容；所述整流单元的输出端包括第一输出端和第二输出端；其中，所述第一开关、第一电容和第二电容串联于所述整流单元的第一输出端和第二输出端之间，所述第一电阻与所述第一开关并联。在本专利技术的轴带发电系统中，所述均压单元包括第一开关元件、第二开关元件和充放元件；所述第一开关元件和第二开关元件串联于所述整流单元的第一输出端和第二输出端之间；所述充放元件的一端连接于所述第一开关元件和第二开关元件之间，另一端连接在所述第一电容和第二电容之间。在本专利技术的轴带发电系统中，所述第一开关元件和第二开关元件均包括开关管，所述整流单元和逆变单元均包括多个所述开关管。在本专利技术的轴带发电系统中，所述开关管包括绝缘栅双极型晶体管或MOS管；所述充放元件包括电感或电阻。在本专利技术的轴带发电系统中，还包括辅助电源和第二切换开关；所述辅助电源通过所述第二切换开关与所述整流单元连接。在本专利技术的轴带发电系统中，还包括电池模组，所述电池模组并联在所述直流母线电压对应的直流母线上；所述整流单元为所述逆变单元提供直流母线电压时为所述电池模组充电。在本专利技术的轴带发电系统中，所述发电机包括电励磁同步发电机或永磁同步发电机。本专利技术的实施例提供的轴带发电系统包括发电机、整流单元、均压单元、直流缓冲滤波单元、逆变单元和正弦滤波单元，其中所述整流单元的输入端与所述发电机电性连接，所述整流单元的输出端分别与所述均压单元、直流缓冲滤波单元和逆变单元连接；所述均压单元还与所述直流缓冲滤波单元连接；所述逆变单元与所述正弦滤波单元连接；所述整流单元用于将所述发电机输出的交流电压整流升压成直流母线电压，并通过所述直流缓冲滤波单元输出至所述逆变单元，所述逆变单元用于将所述直流母线电压逆变正弦交流电并通过所述正弦滤波单元滤波后以给负载供电；所述均压单元用于为所述负载提供零线，同时对所述直流缓冲滤波单元中的多个储能元件进行均压调节，以使得在给所述负载供电时多个所述储能元件的电压均衡。因此该轴带发电系统可实现均衡的三相四线逆变输出，同时系统的电路控制简单，成本低，体积小。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有轴带发电系统的电路结构示意图；图2是现有轴带发电系统的电路结构另一示意图；图3是本专利技术实施例提供的轴带发电系统的电路结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的轴带发电系统的部分单元电路结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的轴带发电系统的工作状态示意图；图6是本专利技术实施例提供的轴带发电系统的电路结构另一示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。请参阅图1所示，图1是现有轴带发电系统的电路结构示意图。该轴带发电系统应可用于船舶发电系统，还可以应用在其他系统，比如油田抽油系统或码头供电系统中。该轴带发电系统主要包括原动机、变速箱、发电机、切换开关和辅助发电机，原动机一般采用柴油机，也称为主机，该原动机与船舶上的变速箱连接，用于通过该变速箱驱动螺旋桨转动进行航行，该变速箱同时还与发电机连接，该发电机输出三相正弦波交流电后通过切换开关给负载供电，该负载比如照明设备、水泵和家用电器等，其中该负载包括三相负载和单相负载。在船舶的原动机不工作时，通过切换开关切换至辅助发电机，由该辅助发电机给负载供电。在图1中的轴带发电系统中，要求主机发电必须稳定，所以轴带发电机速度必须固定，就要求螺旋桨桨矩可变，即变桨定速，现有的螺旋桨一般采用液压变桨系统，这种液压变桨系统成本高，效率低，可靠性差，而且主机(动力系统)一旦损坏，船舶将无法继续航行靠岸，只能等待救援。请参阅图2所示，图2是现有的轴带发电系统的电路结构另一示意图。该轴带发电系统包括原动机、变速箱、电励磁同步发电机、整流滤波单元、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴带发电系统，其特征在于，包括：发电机、整流单元、均压单元、直流缓冲滤波单元、逆变单元和正弦滤波单元；所述整流单元的输入端与所述发电机电性连接，所述整流单元的输出端分别与所述均压单元、直流缓冲滤波单元和逆变单元连接；所述均压单元还与所述直流缓冲滤波单元连接；所述逆变单元与所述正弦滤波单元连接；其中，所述整流单元用于将所述发电机输出的交流电压整流升压成直流母线电压，并通过所述直流缓冲滤波单元输出至所述逆变单元，所述逆变单元用于将所述直流母线电压逆变成正弦交流电并通过所述正弦滤波单元滤波后以给负载供电；所述均压单元用于对所述直流缓冲滤波单元中的多个储能元件进行均压调节，以使得在给所述负载供电时多个所述储能元件的电压均衡，同时为所述负载提供零线以实现均衡的三相四线逆变输出。

【技术特征摘要】
1.一种轴带发电系统，其特征在于，包括：发电机、整流单元、均压单元、直流缓冲滤波单元、逆变单元和正弦滤波单元；所述整流单元的输入端与所述发电机电性连接，所述整流单元的输出端分别与所述均压单元、直流缓冲滤波单元和逆变单元连接；所述均压单元还与所述直流缓冲滤波单元连接；所述逆变单元与所述正弦滤波单元连接；其中，所述整流单元用于将所述发电机输出的交流电压整流升压成直流母线电压，并通过所述直流缓冲滤波单元输出至所述逆变单元，所述逆变单元用于将所述直流母线电压逆变成正弦交流电并通过所述正弦滤波单元滤波后以给负载供电；所述均压单元用于对所述直流缓冲滤波单元中的多个储能元件进行均压调节，以使得在给所述负载供电时多个所述储能元件的电压均衡，同时为所述负载提供零线以实现均衡的三相四线逆变输出。2.根据权利要求1所述的轴带发电系统，其特征在于，所述整流单元为轴发整流单元，所述轴发整流单元共用所述发电机的定子电感作为升压电感，且通过控制所述发电机的发电转矩以输出稳定的直流母线电压。3.根据权利要求2所述的轴带发电系统，其特征在于，还包括：开关切换单元和与所述开关切换单元电性连接的辅助发电机；所述开关切换单元的一端与所述正弦滤波单元连接，另一端与所述负载连接；其中，当所述轴带发电系统的原动机出现故障时，所述开关切换单元切换至所述辅助发电机；所述辅助发电机通过所述开关切换单元以给所述负载供电；所述辅助发电机还通过所述正弦滤波单元、逆变单元和整流单元控制所述发电...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗云，徐铁柱，唐益宏，张科孟，
申请(专利权)人：深圳市英威腾电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44