一种船用轴带发电机系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种船用轴带发电机系统，包括：轴带发电机；谐波抑制装置，其输入端与轴带发电机的输出端相连；整流装置的输入端与谐波抑制装置的输出端相连，用于对谐波抑制装置输出的交流电压整流为直流电压；高升压比Z源逆变器的输入端与整流装置的输出端相连，输出端与船舶电网相连，用于将接收到的直流电压通过SVPWM脉宽调制成交流电，并滤除电压谐波。以及，提供了一种船用轴带发电机系统控制方法，应用本发明专利技术的实施例，采用高升压比Z源逆变器，通过调节SVPWM的直通占空比调节输出电压，提高了逆变器的升压能力，因而使轴带发电机能够承受更大范围的主机转速波动，提高了轴带发电机的使用效率。

A Marine Shaft Generator System and Its Control Method

The invention discloses a marine shaft generator system, which includes: a shaft generator; a harmonic suppression device, whose input end is connected with the output end of the shaft generator; an input end of the rectifier device is connected with the output end of the harmonic suppression device to rectify the AC voltage output by the harmonic suppression device to a DC voltage; and an input end of a Z-source inverter with a high boost ratio is connected with the rectifier device. The output terminal is connected with the ship power grid. It is used to modulate the received DC voltage into AC through the SVPWM pulse width and filter the voltage harmonics. In addition, a control method of marine shaft generator system is provided. According to the embodiment of the present invention, a Z-source inverter with high boost ratio is adopted to adjust the output voltage by adjusting the direct duty ratio of SVPWM, so as to improve the boost capability of the inverter, thereby enabling the shaft generator to withstand a wider range of main engine speed fluctuations and improving the utilization efficiency of the shaft generator.

【技术实现步骤摘要】
一种船用轴带发电机系统及其控制方法
本专利技术涉及轴带发电机控制系统
，尤其涉及一种船用轴带发电机系统及其控制方法。
技术介绍
船舶的供电方式主要是柴油发电机供电，也有一些船舶使用船舶主机拖带的轴带发电机供电，该轴带发电机可以减少柴油发电机的使用，起到节能减排的目的。但是船舶航行期间，主机转速不稳定时，会导致轴带发电机的输出电压和频率波动较大而无法正常供电，甚至会损坏用电设备。目前，船舶轴带发电机大多采用电流源型逆变器或电压源型逆变器，这两种逆变器要么是升压型逆变器，要么是降压型逆变器，不具备同时升降压的能力，这大大限制了轴带发电机的使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种船用轴带发电机系统及其控制方法，旨在通过交流到直流再到交流的逆变环节，采用高升压比Z源逆变器，通过调节SVPWM的直通占空比调节输出电压，提高了逆变器的升压能力，因而使轴带发电机能够承受更大范围的主机转速波动，提高了轴带发电机的使用效率。为了实现上述目的，本专利技术提供一种船用轴带发电机系统，包括：轴带发电机；谐波抑制装置，其输入端与所述轴带发电机的输出端相连，用于减少所述轴带发电机输出电压的谐波；整流装置，其输入端与所述谐波抑制装置的输出端相连，用于对所述谐波抑制装置输出的交流电压整流为直流电压；高升压比Z源逆变器，其输入端与所述整流装置的输出端相连，输出端与船舶电网相连，用于将接收到的直流电压通过SVPWM脉宽调制成交流电，并滤除电压谐波。本专利技术的一种实现方式中，所述高升压比Z源逆变器，包括：Z源网络、逆变电路、LCL滤波器；所述Z源网络与所述逆变电路相连，所述逆变电路与所述LCL滤波器相连；所述Z源网络包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管、第九二极管、第十二极管、第十一二极管、第十二二极管、第十三二极管、第一电容、第二电容、第一电感、第二电感、第三电感、第四电感、第五电感、第六电感；所述整流装置输出端的正极与第一二极管的阳极相连，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极、所述第一电感的第一端、所述第一电容的正极相连，所述第二二极管的阴极通过所述第二电感与所述第七二极管的阳极相连，所述第七二极管的阴极与所述逆变电路的第一端相连；所述第一电感的第二端与所述第三二极管的阳极、所述第四二极管的阳极相连，所述第三二极管的阴极与所述第五二极管的阳极相连，所述第四二极管的阴极与所述第六二极管的阳极相连，所述第五二极管的阴极和所述第六二极管的阴极与所述第三电感的第一端相连，所述第三电感的第二端与所述第二电容的正极相连，所述第二电容的负极与所述第六电感的第一端相连，所述第六电感的第二端分别与所述第十一二极管的阴极、所述第十二二极管的阴极相连；所述第十一二极管的阳极与所述第九二极管的阴极相连，所述第十二二极管的阳极与所述第十二极管的阴极相连，所述第九二极管的阳极和所述第十二极管的阳极与所述第四电感的第一端相连，所述第四电感第二端与所述第一电容的负极相连；所述整流装置输出端的负极与所述第十三二极管的阴极相连，所述第十三二极管的阳极通过第五电感与所述第八二极管的阴极相连，所述第八二极管的阳极与所述逆变电路的第二端相连。本专利技术的一种实现方式中，所述逆变电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第十四二极管、第十五二极管、第十六二极管、第十七二极管、第十八二极管、第十九二极管；所述第一开关管的集电极与所述第十四二极管的阴极相连，所述第一开关管的发射极与所述第十四二极管的阳极相连；所述第二开关管的集电极与所述第十五二极管的阴极相连，所述第二开关管的发射极与所述第十五二极管的阳极相连；所述第三开关管的集电极与所述第十六二极管的阴极相连，所述第三开关管的发射极与所述第十六二极管的阳极相连；所述第四开关管的集电极与所述第十七二极管的阴极相连，所述第四开关管的发射极与所述第十七二极管的阳极相连；所述第五开关管的集电极与所述第十八二极管的阴极相连，所述第五开关管的发射极与所述第十八二极管的阳极相连；所述第六开关管的集电极与所述第十九二极管的阴极相连，所述第六开关管的发射极与所述第十九二极管的阳极相连；所述第七二极管的阴极分别与所述第一开关管、所述第三开关管、所述第五开关管的集电极相连；所述第八二极管的阳极分别与所述第二开关管、所述第四开关管、所述第六开关管的发射极相连；所述第一开关管的发射极与所述第二开关管的集电极相连，所述第三开关管的发射极与所述第四开关管的集电极相连，所述第五开关管的发射极与所述第六开关管的集电极相连。本专利技术的一种实现方式中，所述LCL滤波器包括：第七电感、第八电感、第九电感、第十电感、第十一电感、第十二电感、第三电容、第四电容、第五电容；所述第一开关管的发射极与所述第七电感的第一端相连，所述第七电感LU1的第二端与所述第八电感的第一端相连，所述第八电感的第二端作为逆变桥的第一相输出端；所述第三开关管的发射极与所述第九电感的第一端相连，所述第九电感的第二端与所述第十电感的第一端相连，所述第十电感的第二端作为逆变桥的第二相输出端；所述第五开关管的发射极与所述第十一电感的第一端相连，所述第十一电感LW1的第二端与所述第十二电感的第一端相连，所述第十二电感的第二端作为逆变桥的第三相输出端；所述第三电容的正极与所述第七电感的第二端相连；所述第四电容的正极与所述第九电感的第二端相连；所述第五电容的正极与所述第十一电感的第二端相连；所述第三电容的负极、所述第四电容的负极和所述第五电容的负极相连。本专利技术的一种实现方式中，所述谐波抑制装置由电感构成。本专利技术的一种实现方式中，所述整流装置包括全桥整流单元和电容滤波单元，且所述全桥整流单元和所述电容滤波单元并联。另外，本专利技术实施例还提供了一种船用轴带发电机系统的控制方法，所述方法包括步骤：将参考电压与Z源电容电压进行比较，并作为滑模控制器的输入；所述滑模控制器的输出值进行直通信号计算，得到直通信号值；将所述直通信号值与逆变侧调制控制信号相结合，计算开关管的控制信号；基于所述控制信号控制逆变桥。本专利技术提供的一种船用轴带发电机系统及其控制方法，有益效果如下：本专利技术实施例的高升压比Z源逆变器随着直通占空比的增加，其升压能力大于传统Z源逆变器，且在相同直通占空比的情况下，本专利技术使用的高升压比Z源逆变器升压能力大大加强，更加适应直流输入电压大范围波动；由于采用了AC-DC-AC的交流到直流再到交流的逆变环节、及逆变器使用了高升压比Z源逆变器，通过调节SVPWM的直通占空比调节输出电压，提高了逆变器的升压能力，因而使轴带发电机能够承受更大范围的主机转速波动，提高了轴带发电机的使用效率。附图说明图1是本专利技术实施例船用轴带发电机系统的系统结构图。图2是本专利技术实施例船用轴带发电机系统的第一种电路图。图3是本专利技术实施例船用轴带发电机系统的第二种电路图。图4是本专利技术实施例船用轴带发电机系统的第三种电路图。图5是本专利技术实施例船用轴带发电机系统的效果示意图。图6是本专利技术实施例船用轴带发电机系统的流程示意图。图7是本专利技术实施例船用轴带发电机系统的一种实施例示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种船用轴带发电机系统，其特征在于，所述系统包括：轴带发电机；谐波抑制装置，其输入端与所述轴带发电机的输出端相连，用于减少所述轴带发电机输出电压的谐波；整流装置，其输入端与所述谐波抑制装置的输出端相连，用于对所述谐波抑制装置输出的交流电压整流为直流电压；高升压比Z源逆变器，其输入端与所述整流装置的输出端相连，输出端与船舶电网相连，用于将接收到的直流电压通过SVPWM脉宽调制成交流电，并滤除电压谐波。

【技术特征摘要】
1.一种船用轴带发电机系统，其特征在于，所述系统包括：轴带发电机；谐波抑制装置，其输入端与所述轴带发电机的输出端相连，用于减少所述轴带发电机输出电压的谐波；整流装置，其输入端与所述谐波抑制装置的输出端相连，用于对所述谐波抑制装置输出的交流电压整流为直流电压；高升压比Z源逆变器，其输入端与所述整流装置的输出端相连，输出端与船舶电网相连，用于将接收到的直流电压通过SVPWM脉宽调制成交流电，并滤除电压谐波。2.根据权利要求1所述的一种船用轴带发电机系统，其特征在于，所述高升压比Z源逆变器，包括：Z源网络、逆变电路、LCL滤波器；所述Z源网络与所述逆变电路相连，所述逆变电路与所述LCL滤波器相连；所述Z源网络包括：第一二极管(D0)、第二二极管(D1)、第三二极管(D2)、第四二极管(D3)、第五二极管(D4)、第六二极管(D5)、第七二极管(D6)、第八二极管(D7)、第九二极管(D8)、第十二极管(D9)、第十一二极管(D10)、第十二二极管(D11)、第十三二极管(D12)、第一电容(C1)、第二电容(C2)、第一电感(L1)、第二电感(L2)、第三电感(L3)、第四电感(L4)、第五电感(L5)、第六电感(L6)；所述整流装置输出端的正极与第一二极管(D0)的阳极相连，所述第一二极管(D0)的阴极与所述第二二极管(D1)的阳极、所述第一电感(L1)的第一端、所述第一电容(C1)的正极相连，所述第二二极管(D1)的阴极通过所述第二电感(L2)与所述第七二极管(D6)的阳极相连，所述第七二极管(D6)的阴极与所述逆变电路的第一端相连；所述第一电感(L1)的第二端与所述第三二极管(D2)的阳极、所述第四二极管(D3)的阳极相连，所述第三二极管(D2)的阴极与所述第五二极管(D4)的阳极相连，所述第四二极管(D3)的阴极与所述第六二极管(D5)的阳极相连，所述第五二极管(D4)的阴极和所述第六二极管(D5)的阴极与所述第三电感(L3)的第一端相连，所述第三电感(L3)的第二端与所述第二电容(C2)的正极相连，所述第二电容(C2)的负极与所述第六电感(L6)的第一端相连，所述第六电感(L6)的第二端分别与所述第十一二极管(D10)的阴极、所述第十二二极管(D11)的阴极相连；所述第十一二极管(D10)的阳极与所述第九二极管(D8)的阴极相连，所述第十二二极管(D11)的阳极与所述第十二极管(D9)的阴极相连，所述第九二极管(D8)的阳极和所述第十二极管(D9)的阳极与所述第四电感(L4)的第一端相连，所述第四电感(L4)第二端与所述第一电容(C1)的负极相连；所述整流装置输出端的负极与所述第十三二极管(D12)的阴极相连，所述第十三二极管(D12)的阳极通过第五电感(L5)与所述第八二极管(D7)的阴极相连，所述第八二极管(D7)的阳极与所述逆变电路的第二端相连。3.根据权利要求2所述的一种船用轴带发电机系统，其特征在于，所述逆变电路包括：第一开关管(Q1)、第二开关管(Q2)、第三开关管(Q3)、第四开关管(Q4)、第五开关管(Q5)、第六开关管(Q6)、第十四二极管(D21)、第十五二极管(D22)、第十六二极管(D23)、第十七二极管(D24)、第十八二极管(D25)、第十九二极管(D26)；所述第一开关管(Q1)的集电极与所述第十四二极管(D21)的阴极相连，所述第一开关管(Q1)的发射...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴国良，甘世红，毕思明，陈亮，邱宾宾，方玉攀，
申请(专利权)人：上海海事大学，
类型：发明
国别省市：上海,31