[發(fā)明專利]提高無刷電勵磁軸帶發(fā)電系統(tǒng)短路過載能力的裝置和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610090130.8
• 申請日: 2016-02-17
• 公開（公告）號: CN105515476B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃聲華;林珍君;彭斌
• 申請（專利權(quán)）人: 南京海廣緣新能源技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02P9/00
• 分類號: H02P9/00;H02P101/35
• 代理公司: 武漢開元知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 李滿;劉志菊

本發(fā)明公開了一種提高無刷電勵磁軸帶發(fā)電系統(tǒng)短路過載能力的裝置，它的無刷電勵磁同步發(fā)電機的三相電源輸出端通過四象限變流器連接負載，負載電流檢測器置在負載的三相電源接口；三相電子旁路開關(guān)的兩端分別連接無刷電勵磁同步發(fā)電機的電源輸出端和四象限變流器相電源輸出端；負載電流檢測器的信號輸出端連接控制器的負載電流監(jiān)測信號輸入端，控制器的四象限變流器控制信號輸出端連接四象限變流器的控制端，控制器的開關(guān)控制信號輸出端連接三相電子旁路開關(guān)的控制端，控制器的發(fā)電機控制信號輸出端連接無刷電勵磁同步發(fā)電機的控制端。本發(fā)明在船舶電氣設(shè)備發(fā)生局部短路時，使軸帶發(fā)電機通過電子旁路開關(guān)提供三倍負載額定輸出電流的過載能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及發(fā)電機控制和電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地指一種提高無刷電勵磁軸帶發(fā)電系統(tǒng)短路過載能力的裝置和方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的船舶電站一般由高速柴油機驅(qū)動的同步發(fā)電機構(gòu)成，但高速柴油發(fā)電機需要燃燒輕質(zhì)柴油，其高成本、高噪音、維護工作量大等因素迫使人們提出利用船舶主軸驅(qū)動發(fā)電機(即軸帶發(fā)電機)的設(shè)想。軸帶發(fā)電機利用船舶驅(qū)動螺旋槳的富裕功率工作，可以較大幅度節(jié)約發(fā)電成本，減輕發(fā)電設(shè)備維護工作量。但船舶主軸的轉(zhuǎn)速會隨船舶運行狀況而變，采用傳統(tǒng)的軸帶同步發(fā)電機，其發(fā)出的電壓頻率會隨主軸轉(zhuǎn)速變化而變化，無法滿足船舶電氣設(shè)備對于恒頻恒壓電源的要求。無刷電勵磁軸帶發(fā)電系統(tǒng)通過四象限變流器將無刷電勵磁同步發(fā)電機輸出的變速變頻電壓源轉(zhuǎn)變?yōu)樽兯俸泐l電壓源，從而滿足船舶電氣設(shè)備的需求。

船舶電站的另一個重要技術(shù)指標是在船舶電氣設(shè)備發(fā)生局部短路時，要求獨立發(fā)電系統(tǒng)能短時(3秒時間內(nèi))提供三倍負載額定電流的過載能力。但無刷電勵磁軸帶發(fā)電系統(tǒng)的核心部件四象限變流器受功率元件(包括IGBT(Insulated Gate BipolarTransistor，絕緣柵雙極型晶體管)模塊、支撐電容和濾波電感等)的限制，一般只能提供1.2倍的電流過載能力，要想達到三倍電流過載能力，只能采用更大容量的功率器件，由此會大大增加發(fā)電系統(tǒng)制造成本，但系統(tǒng)又長期運行在極輕載的工況，嚴重影響系統(tǒng)經(jīng)濟性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是要提供一種提高無刷電勵磁軸帶發(fā)電系統(tǒng)短路過載能力的裝置和方法，該系統(tǒng)和方法在不增加四象限變流器功率元件容量的前提下，可以在船舶電氣設(shè)備發(fā)生局部短路時，通過實時控制，使軸帶發(fā)電機通過電子旁路開關(guān)提供三倍負載額定輸出電流的過載能力，從而滿足船舶電站技術(shù)標準要求。

為實現(xiàn)此目的，本發(fā)明所設(shè)計的一種提高無刷電勵磁軸帶發(fā)電系統(tǒng)短路過載能力的裝置，它包括無刷電勵磁同步發(fā)電機、四象限變流器和負載，無刷電勵磁同步發(fā)電機的三相電源輸出端通過四象限變流器連接負載，它還包括三相電子旁路開關(guān)、負載電流檢測器和控制器，其中，所述三相電子旁路開關(guān)包括第一相電子旁路開關(guān)、第二相電子旁路開關(guān)和第三相電子旁路開關(guān)，所述負載電流檢測器設(shè)置在負載的三相電源接口，用于實時監(jiān)測負載電流；

所述第一相電子旁路開關(guān)的兩端分別連接無刷電勵磁同步發(fā)電機的第一相電源輸出端和四象限變流器的第一相電源輸出端，第二相電子旁路開關(guān)的兩端分別連接無刷電勵磁同步發(fā)電機的第二相電源輸出端和四象限變流器的第二相電源輸出端，第三相電子旁路開關(guān)的兩端分別連接無刷電勵磁同步發(fā)電機的第三相電源輸出端和四象限變流器的第三相電源輸出端；

負載電流檢測器的信號輸出端連接控制器的負載電流監(jiān)測信號輸入端，控制器的四象限變流器控制信號輸出端連接四象限變流器的控制端，控制器的開關(guān)控制信號輸出端分別連接第一相電子旁路開關(guān)、第二相電子旁路開關(guān)和第三相電子旁路開關(guān)的開關(guān)控制端，控制器的發(fā)電機控制信號輸出端連接無刷電勵磁同步發(fā)電機的控制端。

一種利用上述提高無刷電勵磁軸帶發(fā)電系統(tǒng)短路過載能力的裝置進行過載保護的方法，其特征在于，它包括如下步驟：

步驟1：負載電流檢測器實時監(jiān)測負載電流，當負載電流檢測器監(jiān)測到負載電流達到1.2倍負載額定電流后，控制器向四象限變流器的控制端發(fā)送關(guān)斷信號，令四象限變流器的所有絕緣柵雙極型晶體管關(guān)斷，禁止四象限變流器輸出電流；