CN103434629A

CN103434629A - 一种拖网渔船电推进用变流器

Info

Publication number: CN103434629A
Application number: CN2013104097251A
Authority: CN
Inventors: 李岩; 荆跃鹏; 詹哲军; 高锦慧; 黄俊平; 张利娟; 余华
Original assignee: Yongji Xinshisu Electric Equipment Co Ltd
Current assignee: CRRC Yongji Electric Co Ltd
Priority date: 2013-09-11
Filing date: 2013-09-11
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2033-09-11
Also published as: CN103434629B

Abstract

本发明涉及拖网渔船推进技术，具体是一种拖网渔船电推进用变流器。本发明解决了现有柴油机推进系统导致拖网渔船的机动性较差、应急能力较差、动力性能较差、动力损耗较大、设备选择灵活性较差、运行经济性较差的问题。一种拖网渔船电推进用变流器包括三相桥式不控整流电路、预充电电路、滤波电路、制动电路、放电电路、逆变电路、检测电路；所述三相桥式不控整流电路由第一-第六整流二极管组成；所述预充电电路包括预充电接触器、预充电二极管、预充电电阻；所述滤波电路包括滤波电感、滤波电容；所述制动电路包括制动IGBT、制动电阻、熔断器、缓冲电容。本发明适用于拖网渔船。

Description

一种拖网渔船电推进用变流器

技术领域

本发明涉及拖网渔船推进技术，具体是一种拖网渔船电推进用变流器。

背景技术

目前，拖网渔船的主推进系统普遍采用柴油机推进系统。根据驱动原理，柴油机推进系统可分为以下两种：一种是将柴油机通过轴系与螺旋桨连接，柴油机通过轴系直接驱动螺旋桨。另一种是将柴油机通过减速器、轴系与螺旋桨连接，柴油机通过减速器、轴系间接驱动螺旋桨。实践表明，现有柴油机推进系统由于自身结构所限，存在如下问题：其一，由于柴油机的速比范围较小（速比范围通常仅为1：3），导致螺旋桨难以获得低转速（例如当柴油机的额定转速为250-300r/min时，螺旋桨的转速不可能低于90-120r/min），由此导致拖网渔船的机动性较差。其二，由于柴油机的起动、停止、反转均比较缓慢，导致螺旋桨的动车、停车、倒车均比较缓慢，由此导致拖网渔船的机动性和应急能力较差。其三，由于柴油机在阻力发生变化时无法保持恒功率运行，导致柴油机的效率无法得到充分发挥，由此导致拖网渔船的动力性能较差。其四，由于柴油机不具备堵转特性，导致当螺旋桨被绳缆、冰块等卡住时，必需将柴油机停车，由此导致拖网渔船的动力损耗较大。其五，由于单个螺旋桨只能由单台柴油机驱动，导致螺旋桨的功率级单一，且一旦柴油机损坏，螺旋桨便无法转动，由此导致拖网渔船的设备选择灵活性和运行经济性较差。综上所述，有必要发明一种全新的拖网渔船推进装置，以解决现有柴油机推进系统导致拖网渔船的机动性较差、应急能力较差、动力性能较差、动力损耗较大、设备选择灵活性较差、运行经济性较差的问题。

发明内容

本发明为了解决现有柴油机推进系统导致拖网渔船的机动性较差、应急能力较差、动力性能较差、动力损耗较大、设备选择灵活性较差、运行经济性较差的问题，提供了一种拖网渔船电推进用变流器。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种拖网渔船电推进用变流器，包括三相桥式不控整流电路、预充电电路、滤波电路、制动电路、放电电路、逆变电路、检测电路；

所述三相桥式不控整流电路由第一-第六整流二极管组成；

所述预充电电路包括预充电接触器、预充电二极管、预充电电阻；预充电接触器的左端与三相桥式不控整流电路的正输出端连接；预充电二极管的阳极与预充电接触器的左端连接；预充电电阻的左端与预充电二极管的阴极连接；预充电电阻的右端与预充电接触器的右端连接；

所述滤波电路包括滤波电感、滤波电容；滤波电感的左端与预充电接触器的右端连接；滤波电容的正极与滤波电感的右端连接；滤波电容的负极与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；

所述制动电路包括制动IGBT、制动电阻、熔断器、缓冲电容；制动IGBT的集电极与滤波电感的右端连接；制动IGBT的发射极与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；制动电阻的左端与滤波电感的右端连接；熔断器的左端与制动电阻的右端连接；熔断器的右端与制动IGBT的栅极连接；缓冲电容的正极与滤波电感的右端连接；缓冲电容的负极与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；

所述放电电路包括放电常开触点、第一放电电阻、第二放电电阻；放电常开触点的左端与滤波电感的右端连接；第一放电电阻的左端、第二放电电阻的左端均与放电常开触点的右端连接；第一放电电阻的右端、第二放电电阻的右端均与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；

所述逆变电路包括第一-第三IPM、第一-第六吸收电容；第一-第三IPM的正输入端均与滤波电感的右端连接；第一-第三IPM的负输入端均与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；第一-第六吸收电容的正极均与滤波电感的右端连接；第一-第六吸收电容的负极均与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；

所述检测电路包括霍尔电压传感器、第一霍尔电流传感器、第二霍尔电流传感器；霍尔电压传感器的正输入端与滤波电感的右端连接；霍尔电压传感器的负输入端与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；第一霍尔电流传感器串接于第一IPM的输出端；第二霍尔电流传感器串接于第二IPM的输出端。

工作时，在三相桥式不控整流电路的三相输入端连接若干台柴油发电机组。在第一-第三IPM的输出端连接推进电机。将推进电机通过轴系与拖网渔船的螺旋桨连接。具体工作过程如下：柴油发电机组发出三相交流电，所发出的三相交流电通过三相桥式不控整流电路进行整流，整流后的直流电通过滤波电路进行滤波，滤波后的直流电通过逆变电路进行逆变，逆变后的三相交流电提供给推进电机，推进电机直接驱动螺旋桨，螺旋桨由此推动拖网渔船航行。在此过程中，预充电电路的作用如下：当滤波电容的电压低于设定值时，预充电接触器自动断开，整流后的直流电压依次经预充电二极管、预充电电阻向滤波电容逐渐充电，由此防止滤波电容产生过大充电电流，进而保护滤波电路。当滤波电容的电压达到设定值时，预充电接触器自动闭合，整流后的直流电压开始通过滤波电路进行滤波。制动电路的作用如下：当滤波后的直流电压因拖网渔船减速或其它情况而过高时，制动IGBT导通，滤波后的直流电压释放在制动电阻上，直至其降至合适的范围，由此保护滤波电路和逆变电路。缓冲电容用于抑制制动IGBT两端的正反向浪涌电压。熔断器用于制动IGBT的过流保护。放电电路的作用如下：当对推进电机进行检修时，放电常开触点自动闭合，滤波电容上存储的直流电压释放在第一放电电阻和第二放电电阻上，由此防止滤波电容上存储的直流电压伤害检修人员。检测电路的作用如下：霍尔电压传感器实时检测逆变电路的直流输入电压（即滤波后的直流电压），以供矢量控制计算和过压保护使用。第一霍尔电流传感器、第二霍尔电流传感器实时检测逆变电路的第一、二相输出电流，以供矢量控制计算和过流保护使用。逆变电路中的第一-第六吸收电容的作用如下：当第一-第三IPM导通或关断时，第一-第六吸收电容能够吸收逆变电路中的尖峰过电压，由此防止第一-第三IPM被击穿，进而保护逆变电路。基于上述过程，与现有柴油机推进系统相比，本发明所述的一种拖网渔船电推进用变流器具有如下优点：其一，通过采用本发明所述的一种拖网渔船电推进用变流器，推进电机的速比范围可达一比十甚至一比几十，使得螺旋桨能够获得低于4-5r/min的极低转速，由此有效增强了拖网渔船的机动性。其二，通过采用本发明所述的一种拖网渔船电推进用变流器，推进电机的起动、停止、反转均比较迅速，使得螺旋桨的动车、停车、倒车均比较迅速，由此有效增强了拖网渔船的机动性和应急能力。其三，通过采用本发明所述的一种拖网渔船电推进用变流器，推进电机在阻力发生变化时能够保持恒功率运行，使得推进电机的效率能够得到充分发挥，由此有效增强了拖网渔船的动力性能。其四，通过采用本发明所述的一种拖网渔船电推进用变流器，推进电机具备了堵转特性，使得当螺旋桨被绳缆、冰块等卡住时，无需将推进电机停车，从而有效减小了拖网渔船的动力损耗。其五，通过采用本发明所述的一种拖网渔船电推进用变流器，单个螺旋桨可以由多台柴油发电机组驱动，使得螺旋桨的功率级较多，且即使某台柴油发电机组损坏，其余各台柴油发电机组仍可继续运行，以保证螺旋桨继续转动，由此有效增强了拖网渔船的设备选择灵活性和运行经济性。综上所述，本发明所述的一种拖网渔船电推进用变流器通过采用全新结构，有效解决了现有柴油机推进系统导致拖网渔船的机动性较差、应急能力较差、动力性能较差、动力损耗较大、设备选择灵活性较差、运行经济性较差的问题。

本发明有效解决了现有柴油机推进系统导致拖网渔船的机动性较差、应急能力较差、动力性能较差、动力损耗较大、设备选择灵活性较差、运行经济性较差的问题，适用于拖网渔船。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：R、S、T为三相桥式不控整流电路的三相输入端；W为第三IPM的输出端。

具体实施方式

一种拖网渔船电推进用变流器，包括三相桥式不控整流电路、预充电电路、滤波电路、制动电路、放电电路、逆变电路、检测电路；

所述三相桥式不控整流电路由第一-第六整流二极管D1-D6组成；

所述预充电电路包括预充电接触器KM2、预充电二极管Dc、预充电电阻Rc；预充电接触器KM2的左端与三相桥式不控整流电路的正输出端连接；预充电二极管Dc的阳极与预充电接触器KM2的左端连接；预充电电阻Rc的左端与预充电二极管Dc的阴极连接；预充电电阻Rc的右端与预充电接触器KM2的右端连接；

所述滤波电路包括滤波电感L、滤波电容C；滤波电感L的左端与预充电接触器KM2的右端连接；滤波电容C的正极与滤波电感L的右端连接；滤波电容C的负极与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；

所述制动电路包括制动IGBTV1、制动电阻Rg、熔断器QF1、缓冲电容C10；制动IGBTV1的集电极与滤波电感L的右端连接；制动IGBTV1的发射极与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；制动电阻Rg的左端与滤波电感L的右端连接；熔断器QF1的左端与制动电阻Rg的右端连接；熔断器QF1的右端与制动IGBTV1的栅极连接；缓冲电容C10的正极与滤波电感L的右端连接；缓冲电容C10的负极与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；

所述放电电路包括放电常开触点KM1、第一放电电阻R1、第二放电电阻R2；放电常开触点KM1的左端与滤波电感L的右端连接；第一放电电阻R1的左端、第二放电电阻R2的左端均与放电常开触点KM1的右端连接；第一放电电阻R1的右端、第二放电电阻R2的右端均与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；

所述逆变电路包括第一-第三IPMT1-T3、第一-第六吸收电容C11-C16；第一-第三IPMT1-T3的正输入端均与滤波电感L的右端连接；第一-第三IPMT1-T3的负输入端均与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；第一-第六吸收电容C11-C16的正极均与滤波电感L的右端连接；第一-第六吸收电容C11-C16的负极均与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；

所述检测电路包括霍尔电压传感器SV1、第一霍尔电流传感器SC1、第二霍尔电流传感器SC2；霍尔电压传感器SV1的正输入端与滤波电感L的右端连接；霍尔电压传感器SV1的负输入端与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；第一霍尔电流传感器SC1串接于第一IPMT1的输出端U；第二霍尔电流传感器SC2串接于第二IPMT2的输出端V。

具体实施时，制动IGBT由两个IGBT组成。第一-第三IPM均由四个带有驱动电路的IGBT组成。

Claims

1.一种拖网渔船电推进用变流器，其特征在于：包括三相桥式不控整流电路、预充电电路、滤波电路、制动电路、放电电路、逆变电路、检测电路；

所述三相桥式不控整流电路由第一-第六整流二极管（D1-D6）组成；

所述预充电电路包括预充电接触器（KM2）、预充电二极管（Dc）、预充电电阻（Rc）；预充电接触器（KM2）的左端与三相桥式不控整流电路的正输出端连接；预充电二极管（Dc）的阳极与预充电接触器（KM2）的左端连接；预充电电阻（Rc）的左端与预充电二极管（Dc）的阴极连接；预充电电阻（Rc）的右端与预充电接触器（KM2）的右端连接；

所述滤波电路包括滤波电感（L）、滤波电容（C）；滤波电感（L）的左端与预充电接触器（KM2）的右端连接；滤波电容（C）的正极与滤波电感（L）的右端连接；滤波电容（C）的负极与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；

所述制动电路包括制动IGBT（V1）、制动电阻（Rg）、熔断器（QF1）、缓冲电容（C10）；制动IGBT（V1）的集电极与滤波电感（L）的右端连接；制动IGBT（V1）的发射极与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；制动电阻（Rg）的左端与滤波电感（L）的右端连接；熔断器（QF1）的左端与制动电阻（Rg）的右端连接；熔断器（QF1）的右端与制动IGBT（V1）的栅极连接；缓冲电容（C10）的正极与滤波电感（L）的右端连接；缓冲电容（C10）的负极与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；

所述放电电路包括放电常开触点（KM1）、第一放电电阻（R1）、第二放电电阻（R2）；放电常开触点（KM1）的左端与滤波电感（L）的右端连接；第一放电电阻（R1）的左端、第二放电电阻（R2）的左端均与放电常开触点（KM1）的右端连接；第一放电电阻（R1）的右端、第二放电电阻（R2）的右端均与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；

所述逆变电路包括第一-第三IPM（T1-T3）、第一-第六吸收电容（C11-C16）；第一-第三IPM（T1-T3）的正输入端均与滤波电感（L）的右端连接；第一-第三IPM（T1-T3）的负输入端均与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；第一-第六吸收电容（C11-C16）的正极均与滤波电感（L）的右端连接；第一-第六吸收电容（C11-C16）的负极均与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；

所述检测电路包括霍尔电压传感器（SV1）、第一霍尔电流传感器（SC1）、第二霍尔电流传感器（SC2）；霍尔电压传感器（SV1）的正输入端与滤波电感（L）的右端连接；霍尔电压传感器（SV1）的负输入端与三相桥式不控整流电路的负输出端连接；第一霍尔电流传感器（SC1）串接于第一IPM（T1）的输出端（U）；第二霍尔电流传感器（SC2）串接于第二IPM（T2）的输出端（V）。