一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统和方法技术方案

本发明专利技术提出了一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统，包括电机控制系统，所述电机控制系统包括相连接的无刷双馈电机和第一PWM变流器，其中，所述船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统还包括并网断路器和功率因素校正器，所述电机控制系统和功率因素校正器连接，所述功率因素校正器通过并网断路器与柴油发电系统连接。当船舶轴带发电系统提供的功率不够时，剩余的功率可以由柴油发电系统提供，保证系统的船机设备的稳定运行，同时也可以保证船舶轴带发电系统功率输出最大化，减少了柴油发电机的油耗。本发明专利技术还公开了一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统和方法
本专利技术涉及电机控制领域，特别涉及一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统和方法。
技术介绍
船舶轴带发电机系统简称轴发系统或轴机系统，是由主机驱动船舶发电机，利用主机富裕功率达到节能的目的，可充分利用主机的“储备余量”。采用主机轴带发电，早在直流电制时代各国在中小型船舶上就已应用。随着电力电子技术的发展，轴带发电装置作为节约运行费用及改善机舱管理运行条件的有效手段，以其特有的优越性引起了各国造船界和航运界的重视。其优点是可以有效利用主机能源，经济高效；利于能量综合利用；节约费用，节省空间，改善机舱环境；减少滑油消耗，减少维修保养费用。传统的船舶轴带发电系统一般采用直流轴带发电机，虽然直流轴带发电机电压稳定，转速的影响相对较小。但由于直流电机维护工作量大，目前在船上的应用非常有限。随着交流电机控制技术的发展，双馈电机作为船舶轴带电机的优势日益明显。双馈电机也称交流励磁电机。双馈电机是电机与电力电子技术和数控技术相结合的产物，是机电一体化的高新技术产品。双馈电机的定子接50Hz工频电网，转子接自动调节频率的交流电源。随着交流励磁自动控制系统对转子励磁电流的频率、幅值大小和相位的调节，双馈电机在电动工况或发电工况下运行，转速都可以调节变化，而定子输出电压和频率可以维持不变，既可以调节电网的功率因数，又可以提高系统的稳定性。无刷双馈电机是交流电机的一种，相比与普通的双馈电机，它不适用电刷和集电环，减少了维护的要求和成本。越来越成为船舶轴带发电系统的主流电机。但是由于无刷双馈电机的特性，导致其在亚同步速时，控制侧会消耗一定的功率，从而导致船舶轴带发电系统的带载能力下降。如果船舶在运行过程中，出现过桥或者紧急避险的情况时，由于转速下降过多，可能会导致轴带发电系统发电运行不稳定。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统和方法，其解决了在船舶出现减速时，带载能力变小导致的问题，同时提高了船舶轴带发电系统的输出功率。本专利技术的解决方案是这样实现的：一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统，包括电机控制系统，包括电机控制系统，所述电机控制系统包括相连接的无刷双馈电机和第一PWM变流器，其中，所述船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统还包括并网断路器和功率因素校正器，所述电机控制系统和功率因素校正器连接，所述功率因素校正器通过并网断路器与柴油发电系统连接。本专利技术的另一技术方案在于在上述基础之上，所述功率因素校正器包括滤波电感、直流母线电容和第二PWM变流器，所述第二PWM变流器通过滤波电感与所述并网断路器一端相连，所述直流母线电容并列在所述第二PWM变流器的输出端。本专利技术的另一技术方案在于在上述基础之上，还包括直流源，所述直流源连接在直流母线电容的两端。本专利技术的另一技术方案在于在上述基础之上，所述柴油发电系统还连接有负载。本专利技术的另一技术方案在于在上述基础之上，还提供了一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制方法，包括以下步骤：S1、对船舶轴带发电系统通过矢量控制进行离网启动，并运行至稳定；S2、通过对柴油发电系统的三相电压进行检测，并计算出其电压矢量角；S3、通过调节船舶轴带发电系统的控制侧电压矢量角，使得船舶轴带发电系统的功率侧电压矢量角与柴油发电系统的电压矢量角一致，并通过电压环将功率侧电压幅值调节至柴油发电系统的电压幅值后，闭合并网断路器，实现柴油发电系统与船舶轴带发电系统联合发电运行。本专利技术的另一技术方案在于在上述基础之上，所述步骤S1具体为：S11、通过直流源对直流母线电容进行充电，为无刷双馈电机的控制侧提供初始励磁电流；S12、无刷双馈电机采用功率侧电压定向，当船舶轴带发电系统的功率侧电压稳定后，接入电压环；S13、当功率侧电压幅值超过直流源的幅值后，开启功率因素校正器，当母线电压和功率侧电压都稳定在给定值时，船舶轴带发电系统实现离网启动。本专利技术的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤S3之后，当柴油发电系统与船舶轴带发电系统联合发电运行后，由于船舶轴带发电系的功率侧电压幅值受到柴油发电系统的控制，因此，切除无刷双馈电机控制器的电压环，只保留电流环，通过电流环对无刷双馈电机的有功电流和无功电流进行控制。本专利技术的另一技术方案在于在上述基础之上，通过电流环对无刷双馈电机的有功电流和无功电流进行控制具体方法为：先通过检测柴油发电系统的输出端，得到柴油发电系统的瞬时功率值；当柴油发电系统输出的有功功率大于0时，则提高无刷双馈电机的有功电流，使柴油发电系统输出的有功功率接近0；当柴油发电系统的无功功率输出大于0时，则提高无刷双馈电机的无功电流，使柴油发电系统的无功输出接近于0；当柴油发电系统输出的有功功率或者无功功率超过无刷双馈电机功率输出的能力范围时，则将无刷双馈电机的电流给定调到最大值，使得船舶轴带发电系统功率输出最大化从以上技术方案可以看出，本专利技术所述的船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统和方法，其在柴油发电系统与船舶轴带发电系统联合发电后，通过电流环对无刷双馈电机的有功电流和无功电流进行控制，当船舶轴带发电系统提供的功率不够时，剩余的功率可以由柴油发电系统提供，保证系统的船机设备的稳定运行，同时也可以保证船舶轴带发电系统功率输出最大化，减少了柴油发电机的油耗。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。图1为本专利技术一种实施方式中船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统的结构图；图2为图1中所述船舶轴带发电系统中无刷双馈电机的一种控制系统结构图；图3为图1中所述船舶轴带发电与柴油发电联合发电系统的一种电机控制系统结构图；图4为本专利技术一种实施方式中船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制方法的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本专利技术实施例如下，如图1至图3所示，一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统，包括电机控制系统，包括电机控制系统，所述电机控制系统包括相连接的无刷双馈电机和第一PWM变流器，其中，所述船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统还包括并网断路器和功率因素校正器，所述电机控制系统和功率因素校正器连接，所述功率因素校正器通过并网断路器与柴油发电系统连接。在上述实施例的基础上，本专利技术另一实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统，包括电机控制系统，所述电机控制系统包括相连接的无刷双馈电机和第一PWM变流器，其特征在于，所述船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统还包括并网断路器和功率因素校正器，所述电机控制系统和功率因素校正器连接，所述功率因素校正器通过并网断路器与柴油发电系统连接。

【技术特征摘要】
1.一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统，包括电机控制系统，所述电机控制系统包括相连接的无刷双馈电机和第一PWM变流器，其特征在于，所述船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统还包括并网断路器和功率因素校正器，所述电机控制系统和功率因素校正器连接，所述功率因素校正器通过并网断路器与柴油发电系统连接。2.根据权利要求1所述的船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统，其特征在于，所述功率因素校正器包括滤波电感、直流母线电容和第二PWM变流器，所述第二PWM变流器通过滤波电感与所述并网断路器一端相连，所述直流母线电容并列在所述第二PWM变流器的输出端。3.根据权利要求2所述的船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统，其特征在于，还包括直流源，所述直流源连接在直流母线电容的两端。4.根据权利要求1至3中任一项所述的船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统，其特征在于，所述柴油发电系统还连接有负载。5.一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、对船舶轴带发电系统通过矢量控制进行离网启动，并运行至稳定；S2、通过对柴油发电系统的三相电压进行检测，并计算出其电压矢量角；S3、通过调节船舶轴带发电系统的控制侧电压矢量角，使得船舶轴带发电系统的功率侧电压矢量角与柴油发电系统的电压矢量角一致，并通过电压环将功率侧电压幅值调节至柴油发电系统的电压幅值后，闭合并网断路器，实现柴油发电系统与船舶轴带发电系统联合发电运行。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄自翔，刘铁军，鲁纯，
申请(专利权)人：湖南利能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43