提高无刷电励磁轴带发电系统短路过载能力的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种提高无刷电励磁轴带发电系统短路过载能力的装置，它的无刷电励磁同步发电机的三相电源输出端通过四象限变流器连接负载，负载电流检测器置在负载的三相电源接口；三相电子旁路开关的两端分别连接无刷电励磁同步发电机的电源输出端和四象限变流器相电源输出端；负载电流检测器的信号输出端连接控制器的负载电流监测信号输入端，控制器的四象限变流器控制信号输出端连接四象限变流器的控制端，控制器的开关控制信号输出端连接三相电子旁路开关的控制端，控制器的发电机控制信号输出端连接无刷电励磁同步发电机的控制端。该装置在船舶电气设备局部短路时，使轴带发电机通过电子旁路开关提供三倍负载额定输出电流的过载能力。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及发电机控制和电力电子
，具体地指一种提高无刷电励磁轴带发电系统短路过载能力的装置。
技术介绍
现有的船舶电站一般由高速柴油机驱动的同步发电机构成，但高速柴油发电机需要燃烧轻质柴油，其高成本、高噪音、维护工作量大等因素迫使人们提出利用船舶主轴驱动发电机(即轴带发电机)的设想。轴带发电机利用船舶驱动螺旋桨的富裕功率工作，可以较大幅度节约发电成本，减轻发电设备维护工作量。但船舶主轴的转速会随船舶运行状况而变，采用传统的轴带同步发电机，其发出的电压频率会随主轴转速变化而变化，无法满足船舶电气设备对于恒频恒压电源的要求。无刷电励磁轴带发电系统通过四象限变流器将无刷电励磁同步发电机输出的变速变频电压源转变为变速恒频电压源，从而满足船舶电气设备的需求。船舶电站的另一个重要技术指标是在船舶电气设备发生局部短路时，要求独立发电系统能短时(3秒时间内)提供三倍负载额定电流的过载能力。但无刷电励磁轴带发电系统的核心部件四象限变流器受功率元件(包括IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模块、支撑电容和滤波电感等)的限制，一般只能提供1.2倍的电流过载能力，要想达到三倍电流过载能力，只能采用更大容量的功率器件，由此会大大增加发电系统制造成本，但系统又长期运行在极轻载的工况，严重影响系统经济性。
技术实现思路
本技术的目的就是要提供一种提高无刷电励磁轴带发电系统短路过载能力的装置，该系统和方法在不增加四象限变流器功率元件容量的前提下，可以在船舶电气设备发生局部短路时，通过实时控制，使轴带发电机通过电子旁路开关提供三倍负载额定输出电流的过载能力，从而满足船舶电站技术标准要求。为实现此目的，本技术所设计的一种提高无刷电励磁轴带发电系统短路过载能力的装置，它包括无刷电励磁同步发电机、四象限变流器和负载，无刷电励磁同步发电机的三相电源输出端通过四象限变流器连接负载，它还包括三相电子旁路开关、负载电流检测器和控制器，其中，所述三相电子旁路开关包括第一相电子旁路开关、第二相电子旁路开关和第三相电子旁路开关，所述负载电流检测器设置在负载的三相电源接口，用于实时监测负载电流；所述第一相电子旁路开关的两端分别连接无刷电励磁同步发电机的第一相电源输出端和四象限变流器的第一相电源输出端，第二相电子旁路开关的两端分别连接无刷电励磁同步发电机的第二相电源输出端和四象限变流器的第二相电源输出端，第三相电子旁路开关的两端分别连接无刷电励磁同步发电机的第三相电源输出端和四象限变流器的第三相电源输出端；负载电流检测器的信号输出端连接控制器的负载电流监测信号输入端，控制器的四象限变流器控制信号输出端连接四象限变流器的控制端，控制器的开关控制信号输出端分别连接第一相电子旁路开关、第二相电子旁路开关和第三相电子旁路开关的开关控制端，控制器的发电机控制信号输出端连接无刷电励磁同步发电机的控制端。本技术在不增加主电路功率元件容量的前提下，将轴带发电系统短路过载能力提高到三倍额定电流。无刷电励磁轴带发电系统由船舶主轴驱动的无刷电励磁同步发电机和四象限变流器组成，为船舶电气设备负载提供变速恒频电源。作为无刷电励磁轴带发电
系统的核心部件四象限变流器受功率元件的限制，一般只能提供1.2倍的电流过载能力，本技术提供了增设的电子旁路开关，可以在船舶电气设备负载发生局部短路时，通过电子旁路电路提供三倍额定电流的过载能力。本技术在系统正常发电时，电子旁路开关处于断开状态，无刷电励磁轴带发电机发出的变速变频电源通过四象限变流器输出变速恒频电源给船舶电气负载，当船舶电气负载发生局部短路时，控制电路检测到负载电流超过额定电流后，控制四象限变流器停止供电，同时控制电子旁路开关导通，提供船舶电气负载三倍的过载电流，从而满足船舶电气设备的需求。附图说明图1为本技术的结构框图；图2为本技术中控制器与电子旁路开关部分的结构示意图；图3为本技术中晶闸管触发信号与相电压波形图；其中，1—无刷电励磁同步发电机、2—四象限变流器、3—三相电子旁路开关、3.1—第一相电子旁路开关、3.2—第二相电子旁路开关、3.3—第三相电子旁路开关、4—负载电流检测器、5—控制器、5.1—单片机、6—负载。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作进一步的详细说明：如图1和图2所示的提高无刷电励磁轴带发电系统短路过载能力的装置，它包括无刷电励磁同步发电机1、四象限变流器2和负载6(负载6可以是船舶上的任何负载，例：加热器、照明灯、空调、风机、压缩机等)，无刷电励磁同步发电机1的三相电源输出端通过四象限变流器2连接负载6，它还包括三相电子旁路开关3、负载电
流检测器4和控制器5，其中，所述三相电子旁路开关3包括第一相电子旁路开关3.1、第二相电子旁路开关3.2和第三相电子旁路开关3.3，所述负载电流检测器4设置在负载6的三相电源接口，用于实时监测负载电流；所述第一相电子旁路开关3.1的两端分别连接无刷电励磁同步发电机1的第一相电源U1输出端和四象限变流器2的第一相电源输出端，第二相电子旁路开关3.2的两端分别连接无刷电励磁同步发电机1的第二相电源V1输出端和四象限变流器2的第二相电源输出端，第三相电子旁路开关3.3的两端分别连接无刷电励磁同步发电机1的第三相电源W1输出端和四象限变流器2的第三相电源输出端(具体来说，所述第一相电子旁路开关3.1的一端连接无刷电励磁同步发电机1的第一相电源输出端，第一相电子旁路开关3.1的另一端连接四象限变流器2的第一相电源输出端，第二相电子旁路开关3.2的一端连接无刷电励磁同步发电机1的第二相电源输出端，第二相电子旁路开关3.2的另一端连接四象限变流器2的第二相电源输出端，第三相电子旁路开关3.3的一端连接无刷电励磁同步发电机1的第三相电源输出端，第三相电子旁路开关3.3的另一端连接四象限变流器2的第三相电源输出)；负载电流检测器4的信号输出端连接控制器5的负载电流监测信号输入端，控制器5的四象限变流器控制信号输出端连接四象限变流器2的控制端，控制器5的开关控制信号输出端分别连接第一相电子旁路开关3.1、第二相电子旁路开关3.2和第三相电子旁路开关3.3的开关控制端，控制器5的发电机控制信号输出端连接无刷电励磁同步发电机1的控制端。上述技术方案中，所述第一相电子旁路开关3.1包括第一晶闸管T1和第二晶闸管T2，所述第一晶闸管T1的阳极连接无刷电励磁同步发电机1的第一相电源输出端，第一晶闸管T1的阴极连接四象限变流器2的第一相电源输出端，所述第二晶闸管T2的阴极连接无刷
电励磁同步发电机1的第一相电源输出端，第二晶闸管T2的阳极连接四象限变流器2的第一相电源输出端，所述控制器5的第一开关控制信号输出端和第二开关控制信号输出端分别连接第一晶闸管T1和第二晶闸管T2的门极。上述技术方案中，所述第二相电子旁路开关3.2包括第三晶闸管T3和第四晶闸管T4，所述第三晶闸管T3的阳极连接无刷电励磁同步发电机1的第二相电源输出端，第三晶闸管T3的阴极连接四象限变流器2的第二相电源输出端，所述第四晶闸管T4的阴极连接无刷电励磁同步发电机1的第二相电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高无刷电励磁轴带发电系统短路过载能力的装置，它包括无刷电励磁同步发电机(1)、四象限变流器(2)和负载(6)，无刷电励磁同步发电机(1)的三相电源输出端通过四象限变流器(2)连接负载(6)，其特征在于：它还包括三相电子旁路开关(3)、负载电流检测器(4)和控制器(5)，其中，所述三相电子旁路开关(3)包括第一相电子旁路开关(3.1)、第二相电子旁路开关(3.2)和第三相电子旁路开关(3.3)，所述负载电流检测器(4)设置在负载(6)的三相电源接口，用于实时监测负载电流；所述第一相电子旁路开关(3.1)的两端分别连接无刷电励磁同步发电机(1)的第一相电源输出端和四象限变流器(2)的第一相电源输出端，第二相电子旁路开关(3.2)的两端分别连接无刷电励磁同步发电机(1)的第二相电源输出端和四象限变流器(2)的第二相电源输出端，第三相电子旁路开关(3.3)的两端分别连接无刷电励磁同步发电机(1)的第三相电源输出端和四象限变流器(2)的第三相电源输出端；负载电流检测器(4)的信号输出端连接控制器(5)的负载电流监测信号输入端，控制器(5)的四象限变流器控制信号输出端连接四象限变流器(2)的控制端，控制器(5)的开关控制信号输出端分别连接第一相电子旁路开关(3.1)、第二相电子旁路开关(3.2)和第三相电子旁路开关(3.3)的开关控制端，控制器(5)的发电机控制信号输出端连接无刷电励磁同步发电机(1)的控制端。...

【技术特征摘要】
1.一种提高无刷电励磁轴带发电系统短路过载能力的装置，它包括无刷电励磁同步发电机(1)、四象限变流器(2)和负载(6)，无刷电励磁同步发电机(1)的三相电源输出端通过四象限变流器(2)连接负载(6)，其特征在于：它还包括三相电子旁路开关(3)、负载电流检测器(4)和控制器(5)，其中，所述三相电子旁路开关(3)包括第一相电子旁路开关(3.1)、第二相电子旁路开关(3.2)和第三相电子旁路开关(3.3)，所述负载电流检测器(4)设置在负载(6)的三相电源接口，用于实时监测负载电流；所述第一相电子旁路开关(3.1)的两端分别连接无刷电励磁同步发电机(1)的第一相电源输出端和四象限变流器(2)的第一相电源输出端，第二相电子旁路开关(3.2)的两端分别连接无刷电励磁同步发电机(1)的第二相电源输出端和四象限变流器(2)的第二相电源输出端，第三相电子旁路开关(3.3)的两端分别连接无刷电励磁同步发电机(1)的第三相电源输出端和四象限变流器(2)的第三相电源输出端；负载电流检测器(4)的信号输出端连接控制器(5)的负载电流监测信号输入端，控制器(5)的四象限变流器控制信号输出端连接四象限变流器(2)的控制端，控制器(5)的开关控制信号输出端分别连接第一相电子旁路开关(3.1)、第二相电子旁路开关(3.2)和第三相电子旁路开关(3.3)的开关控制端，控制器(5)的发电机控制信号输出端连接无刷电励磁同步发电机(1)的控制端。2.根据权利要求1所述的提高无刷电励磁轴带发电系统短路过载能力的装置，其特征在于：所述第一相电子旁路开关(3.1)包括第一晶闸管T1和第二晶闸管T2，所述第一晶闸管T1的阳极连接无刷电励磁同步发电机(1)的第一相电源输出端，第一晶闸管T1的阴极连接四象限变流器(2)的第一相电源输出端，所述第二晶闸管T2的阴极连接无刷电励磁同步发电机(1)的第一相电源输出端，第
\t二晶闸管T2的阳极连接四象限变流器(2)的第一相电源输出端，所述控制器(5)的第一开关控制信号输出端和第二开关控制信号输出端分别连接第一晶闸管T1和第二晶闸管T2的门极。3.根据权利要求2所述的提高无刷电励磁轴带发电系统短路过载能力的装置，其特征在于：所述第二相电子旁路开关(3.2)包括第三晶闸管T3和第四晶闸管T4，所述第三晶闸管T3的阳极连接无刷电励磁同步发电机(1)的第二相电源输出端，第三晶闸管T3的阴极连接四象限变流器(2)的第二相电源输出端，所述第四晶闸管T4的阴极连接无刷电励磁同步发电机(1)的第二相电源输出端，第四晶闸管T4的阳极连接四象限变流器(2)的第二相电源输出端，所述控制器(5)的第三开关控制信号输出端和第四开关控制信号输出端分别连接第三晶闸管T3和第四晶闸管T4的门极。4.根据权利要求3所述的提高无刷电励磁轴带发电系统短路过载能力的装置，其特征在于：所述第三相电子旁路开关(3.3)包括第五晶闸管T5和第六晶闸管T6，所述第五晶闸管T5的阳极连接无刷电励磁同步发电机(1)的第三相电源输出端，第五晶闸管T5的阴极连接四象限变流器(2)的第三相电源输出端，第六晶闸管T6的阴极连接无刷电励磁同步发电机(1)的第三相电源输出端，第六晶闸管T6的阳极连接四象限变流器(2)的第三相电源输出端，所述控制器(5)的第五开关控制信号输出端和第六开关控制信号输出端分别连接第五晶闸管T5和第...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄声华，林珍君，彭斌，
申请(专利权)人：南京海广缘新能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32