[實用新型]一種船舶軸帶發電系統

有效

• 申請號: 201420228187.6
• 申請日: 2014-05-06
• 公開（公告）號: CN204144964U
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 邵詩逸;烏云翔;蘭建軍;常國梅;劉敬普;劉洋
• 申請（專利權）人: 北京賽思億電氣科技有限公司;山西汾西重工有限責任公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J9/06
• 代理公司: 山西科貝律師事務所 14106
• 代理人: 陳奇

技術領域

?本發明涉及一種船舶軸帶發電系統，特別涉及一種基于無刷雙饋電機的船舶軸帶發電系統。

背景技術

?船舶軸帶發電是利用船舶主機的功率儲備，在主機帶動螺旋槳推進船舶航行的同時拖動軸帶發電機發電，從而使船舶在航行時基本不使用傳統的柴油發電機組發電，這種方式具有顯著的節能效果。這是由于船舶在選用主柴油機功率時都是按最大裝載量、最大航速工況選用并留有10%-15%的裕量，如果海況及船況良好，在輕載經濟巡航時，主柴油機將有很大的功率儲備沒有得到充分利用，這樣就造成主柴油機大都在長期輕載下運行，因此造成了兩方面的問題：一是柴油機在輕載下效率降低，其經濟性將下降；二是柴油機在輕載下容易形成積碳，故障率增加。如果利用軸帶發電機，可以使主機長時間在較高負荷下運行，從而具有良好的經濟性。一般來說，正常航行時，船舶用電負荷約為主機額定功率的10%左右，軸帶發電機完全能滿足船舶正常航行的電力需要，此時無需運轉輔助柴油發電機。一般采用軸帶發電時，動力裝置的效率可提高2%-4%，發電成本比輔助柴油發電機組約低50%。軸帶發電除了降低燃油消耗量以外，還減少了輔柴油發電機的臺數，節省了投資。

目前，船舶軸帶系統主要采用的是帶頻率補償裝置的同步發電機，即先將同步發電機發出的交流電通過整流裝置變換為直流，再通過逆變器變換為恒頻恒壓的交流，無疑所需的變流器為全功率變流器。近年來，有刷雙饋異步電機在變速恒頻風力發電領域得到廣泛應用，變頻器在發電機的勵磁回路上,?而不是在主供電電路上,?其容量和體積都顯著降低,?降低了系統的成本。鑒于有刷雙饋電機明顯的技術優勢，人們開始嘗試將該電機用于船舶軸帶發電系統。但有刷雙饋發電機仍保留電刷和滑環，需要經常維護，并不適合船舶軸帶這種對可靠性較高的應用。無刷雙饋電機是近年來國內外研究甚為活躍的一種新型電機。顧名思義，該電機是不需要電刷的雙饋電機，它由有刷雙饋電機發展而來，其基本結構是一個定子，一個轉子，一套公共磁路，定子上有極數不同的兩套繞組，一套接工頻三相電源，稱功率繞組，另一套接變頻電源，稱控制繞組。它除了無刷之外，還具有有刷雙饋發電機的全部優點。

研究船舶無刷雙饋軸帶發電系統，和現有其它變速恒頻發電技術相比，其優勢在于：

（1）與雙饋異步發電機相比，沒有電刷和滑環，大大增加了系統的可靠性和可維護性；

（2）與帶功率變換裝置的永磁同步發電機和鼠籠式異步發電機相比，它不需要變頻器提供全功率變換器，只需要提供“轉差功率”即可，大大降低了變頻器的容量；

鑒于上述優點，世界上許多國家尤其是發達國家，如美國很早就開始研究用無刷雙饋軸帶發電系統來取代柴油機發電系統，但至今仍未見產業化的報道，其難點在于主發動機轉速不斷變化，負載條件隨時出現較大范圍內變化時，如何實現軸帶發電輸出恒頻恒壓，即實現變速恒頻恒壓運行，才能保證軸帶發電系統與船舶電站的并聯運行或獨立運行。圍繞上述背景技術，在已公布的專利文獻中，發明人檢索出只有華中科技大學發表了一篇關于船用柴油機軸帶無刷雙饋發電機控制系統的專利，其專利號為ZL200910061296.7。此專利公布的勵磁控制系統采用回饋器拓撲結構，存在控制系統響應速度慢的問題，無法實現無刷雙饋電機定子發電電壓和頻率與船舶電站的電壓和頻率的無縫切換，當船舶負載發生突變時，該系統無法實現穩定運行。

發明內容

本發明提供了一種船舶軸帶發電系統，解決了現有裝置及控制方法存在的控制系統響應速度慢、無法實現無刷雙饋電機定子發電電壓和頻率與船舶電站的電壓和頻率的無縫切換和當船舶負載發生突變時系統無法實現穩定運行的技術問題。