一种港机的混合动力系统技术方案

一种港机的混合动力系统，包括第一开关管S1~第四开关管S4、第一电感L1~第三电感L3、母线电容C1和滤波电容C2；第一开关管S1和第二开关管S2之间具有第一节点，第三开关管S3和第四开关管S4之间具有第二节点；第一节点连接第二电感L2的一端，第二节点连接第三电感L3的一端，第二电感L2与第三电感L3的另一端均与第一电感L1串联连接；第一电感L1与滤波电容C2串联连接；滤波电容C2的两端连接逆变器，逆变器的输出端连接起升电机。本实用新型专利技术一方面能够避免开关管开启时导通电流突变，减小开关损耗，减小二极管的反向恢复损耗，降低开关时候的电压尖峰，从而从整体上提高效率；另一方面，能够使得电感的工作频率提高1倍，进而减小电感的尺寸，实现轻量化。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及港机混合动力
，特别是一种港机的混合动力系统。
技术介绍
港机是指港口起重机，它是集装箱码头装卸的核心设备,因此要求这些设备高效、可靠,并易于维护。对于港机的混合动力系统大功率变流器，通过采用双向DC/DC设计的功率模块，现有技术中所采用的该功率模块在使用时，通常由于半导体元件特性导致开关损耗很高，效率较低，频率无法提升，从而造成能源的浪费和成本的提高。传统解决方案的双向DC/DC功率模块由两个电容、两个开关管、一个电感以及控制电路组成。然而其突出的缺点在于：体积大、成本高、重量重且效率不高，不利于批量生产，不适用于对体积、重量、成本要求严格的行业，比如港机的混合动力系统对体积和重量有着明确的限制。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种体积小，成本低，重量轻的港机的混合动力系统。本技术的技术方案是：一种港机的混合动力系统，包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、母线电容C1和滤波电容C2；所述第一开关管S1和第二开关管S2串联连接后与相互串联的第三开关管S3和第四开关管S4并联连接；所述第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4的两端分别并联有第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；所述第一开关管S1和第二开关管S2之间具有第一节点，所述第三开关管S3和第四开关管S4之间具有第二节点；所述第一节点连接第二电感L2的一端，所述第二节点连接第三电感L3的一端，所述第二电感L2与第三电感L3的另一端均与第一电感L1串联连接；所述第一电感L1与滤波电容C2串联连接；滤波电容C2的两端连接逆变器，逆变器的输出端连接起升电机；所述第一开关管S1和第二开关管S2串联连接后，以及第三开关管S3和第四开关管S4串联连接后，均与母线电容C1并联连接；所述母线电容C1的两端连接直流电源输入端。进一步，所述第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4分别为第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4的寄生二极管或外置二极管。进一步，所述母线电容C1的两端还连接辅助电源。进一步，所述直流电源输入端的直流电压通过市电经由整流器获得。进一步，所述第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3同时封装在灌胶的铝盒中，并引出三根电源线。进一步，在所述第一开关管S1、第三开关管S3轮流导通的情况下，第一电感L1的频率为第一开关管S1的频率与第三开关管S3的频率之和。进一步，在所述第二开关管S2、第四开关管S4轮流导通的情况下，第一电感L1的频率为第二开关管S2的频率与第四开关管S4的频率之和。进一步，所述母线电容C1为超级电容器。进一步，所述辅助电源的输出端连接辅助设备。进一步，所述一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4为IGBT、MOSFET、双向晶闸管或者继电器。本技术的有益效果：（1）能够避免开关管开启时导通电流突变，减小开关损耗，降低电压尖峰，并且能够减小二极管的反向恢复损耗，从而提高效率；（2）能够使得电感的工作频率提高1倍，进而减小电感的尺寸，实现轻量化。附图说明图1是本技术实施例控制系统的结构示意图。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本技术做进一步详细说明。如图1所示：一种港机的混合动力系统，包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、母线电容C1和滤波电容C2；第一开关管S1和第二开关管S2串联连接后与相互串联的第三开关管S3和第四开关管S4并联连接；第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4的两端分别并联有第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；第一开关管S1和第二开关管S2之间具有第一节点，所述第三开关管S3和第四开关管S4之间具有第二节点；所述第一节点连接第二电感L2的一端，所述第二节点连接第三电感L3的一端，所述第二电感L2与第三电感L3的另一端均与第一电感L1串联连接；第一电感L1与滤波电容C2串联连接；第一电感L1与滤波电容C2串联连接；滤波电容C2的两端连接逆变器，逆变器的输出端连接起升电机；第一开关管S1和第二开关管S2串联连接后，以及第三开关管S3和第四开关管S4串联连接后，均与母线电容C1并联连接；母线电容C1的两端连接直流电源输入端。本实施例通过在现有技术的基础上增加两个开关管（如第三开关管S3和第四开关管S4）和两个电感（第二电感L2与第三电感L3），使得开关管在开通时进入软开关状态，彻底解决了功率模块的开通损耗问题，同时增加两个开关管后，电感的频率加倍，电感尺寸可以做到更小，从而实现整体的轻量化。本实施例中，母线电容C1的两端还连接辅助电源，用于为照明设备、空调设备等辅助设备提供电源。直流电源输入端的直流电压通过市电经由整流器获得，整流器通过DC母线连接母线电容C1的两端。优选地，第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3同时封装在一个灌胶的铝盒中，引出3根电源线，方便接线；第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4分别为第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4的寄生二极管；母线电容C1为超级电容器；第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4为IGBT开关管。本实施例的工作原理为：当提起货物时，起升电机作为负载，第一开关管S1和第三开关管S3轮流导通，调整占空比给逆变器供电，使起升电机工作。放下货物时，起升电机作为发电机，第二开关管S2和第四开关管S4轮流导通，调整占空比给母线电容C1充电，并同时为辅助电源供电，从而大大提高港机混合动力系统的大功率变流器的工作效率。本实施例中，第一开关管S1和第三开关管S3轮流导通的工作原理为：（1）当第一开关管S1开通时，电流经过第二电感L2，再流经第一电感L1，由于第一电感L1的电流连续，第二电感L2的电流从零开始上升至第一电感L1的电流值，所以第一开关管S1的开通为零电流开通，开通损耗几乎为零；当第二电感L2电流上升时，第三电感L3的电流慢慢变为零，第四二极管D4的电流慢慢变为零，所以第四二极管D4的反向恢复损耗几乎为零。（2）当第一开关管S1关断时，第二电感L2与第一电感L1电流一致，第二二极管D2为电感续流，输入电流被切断，第二电感L2、第一电感L1、第二二极管D2与滤波电容C2组成电流回路，达到降压的目的。（3）当第三开关管S3开通时，电流经过第三电感L3，再流经第一电感L1，由于第一电感L1的电流连续，第三电感L3的电流从零开始上升至第一电感L1的电流值，所以第三开关管S3的开通为零电流开通，开通损耗几乎为零；第三电感L3电流上升时，第二电感L2的电流慢慢变为零，第二二极管D2的电流慢慢变为零，所以第二二极管D2的反向恢复损耗几乎为零。（4）当第三开关管S3关断时，第三电感L3与第一电感L1电流一致，第四二极管D4为电感续流，输入电流被切断，第二电感L2、第一电感L1、第四二极管D4与滤波电容C2组成电流回路，达到降压的目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种港机的混合动力系统，其特征在于，包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、母线电容C1和滤波电容C2；所述第一开关管S1和第二开关管S2串联连接后与相互串联的第三开关管S3和第四开关管S4并联连接；所述第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4的两端分别并联有第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；所述第一开关管S1和第二开关管S2之间具有第一节点，所述第三开关管S3和第四开关管S4之间具有第二节点；所述第一节点连接第二电感L2的一端，所述第二节点连接第三电感L3的一端，所述第二电感L2与第三电感L3的另一端均与第一电感L1串联连接；所述第一电感L1与滤波电容C2串联连接；滤波电容C2的两端连接逆变器，逆变器的输出端连接起升电机；所述第一开关管S1和第二开关管S2串联连接后，以及第三开关管S3和第四开关管S4串联连接后，均与母线电容C1并联连接；所述母线电容C1的两端连接直流电源输入端。

【技术特征摘要】
1.一种港机的混合动力系统，其特征在于，包括第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3、第四开关管S4、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、母线电容C1和滤波电容C2；所述第一开关管S1和第二开关管S2串联连接后与相互串联的第三开关管S3和第四开关管S4并联连接；所述第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和第四开关管S4的两端分别并联有第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；所述第一开关管S1和第二开关管S2之间具有第一节点，所述第三开关管S3和第四开关管S4之间具有第二节点；所述第一节点连接第二电感L2的一端，所述第二节点连接第三电感L3的一端，所述第二电感L2与第三电感L3的另一端均与第一电感L1串联连接；所述第一电感L1与滤波电容C2串联连接；滤波电容C2的两端连接逆变器，逆变器的输出端连接起升电机；所述第一开关管S1和第二开关管S2串联连接后，以及第三开关管S3和第四开关管S4串联连接后，均与母线电容C1并联连接；所述母线电容C1的两端连接直流电源输入端。2.根据权利要求1所述港机的混合动力系统，其特征在于，所述第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4分别为第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3和...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄周，杨斌，舒均庆，王颖曜，甘年军，陈高，
申请(专利权)人：长沙广义变流技术有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南;43