CN110932566A - 一种船用恒频稳压电源的主电路及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
一种船用恒频稳压电源的主电路及其工作方法，涉及船用恒频稳压电源及其工作方法，主电路包括整流电路、预充电电路、储能滤波电路、逆变电路和输出滤波电路，其特征在于所述的预充电电路和储能滤波电路之间设有升压电路，所述的升压电路由电感、IGBT和二极管组成的DC‑DC升压电路，整流电路的前端设有输入保护电路。工作时，轴带发电机发电经整流、逆变后供给用电设备，根据直流母线电压，控制升压电路，根据直流母线电压、电路及占空比控制输入保护电路。本发明结构简单、成本低廉，使用寿命长，节约轻油、有效保护船用电器。
Description
技术领域
本发明涉及船用恒频稳压电源及其工作方法，详细讲是一种结构简单、成本低廉，使用寿命长，可有效保护船用电器的船用恒频稳压电源的主电路及其工作方法。
背景技术
我们知道，在近海渔船中，为了节省费用昂贵的轻油，应避免使用船上的副机。现有和新生产的渔船安装了与柴油主机直连的轴带发电机，这种轴带发电机一般都是同步发电机。船在航行和作业时，柴油主机一直工作，这样就带动轴带发电机发电，供给船用电器使用。
船在作业时，柴油主机转速不定，时高时低，造成轴带发电机发出的电频率和电压都不稳定，船用电器经常因此而烧毁。在柴油主机怠速时，轴带发电机发出的电在频率和电压上均无法满足用电器的用电要求，必须开启副机，浪费能源。
虽然轴带发电机带有励磁调节电路，但是也只能调节电压而不能调节频率，而且只能在一定范围内改善这种情况，无法在柴油主机的所有工况下都能提供稳定的电源。更为严重的是，船舶在高速运行时，一旦励磁调节电路出现故障，轴带发电机发出的电可能会超过用电设备的极限。
发明内容
本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、成本低廉，使用寿命长，节约轻油、有效保护船用电器的船用恒频稳压电源的主电路及其工作方法。
本发明解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：
一种船用恒频稳压电源的主电路，包括整流电路、预充电电路、储能滤波电路、逆变电路和输出滤波电路，其特征在于所述的预充电电路和储能滤波电路之间设有升压电路，所述的升压电路由电感、IGBT和二极管组成的DC-DC升压电路，整流电路的前端设有输入保护电路，输入保护电路由串联的快速熔断器和断路器组成；升压电路后端设有电流传感器。
本发明中所述的整流电路为二极管构成的三相整流桥电路，所述的预充电电路由继电器和预充电电阻组成，位于整流电路和升压电路之间。
本发明中所述的储能滤波电路设置在升压电路和逆变电路之间，滤波电路由两个电容串联组成，两个电容分别并联有均压电阻。
本发明中所述的两个电容分别为由至少两个电解电容器并联而成的电容组。
本发明中所述的逆变电路为IGBT构成的逆变桥，所述的逆变桥是由四个IGBT半桥组成；每个半桥都可以单独调节控制，既可以输出三相电源，也可以输出单相电源。
本发明中所述的输出滤波电路设置在逆变桥后端，输出滤波电路由四个电抗器和三个电容组成，四个电抗器分别连接在逆变电路的四个半桥输出的A相线、B相线、C相线和中性线N上、为逆变电路的四个半桥输出滤波，三个电容分别接在四个电抗器后侧的A相线、B相线、C相线与中性线N之间，为输出单相进行滤波。输出滤波电路能够改善输出电压波形，降低谐波含量，改善电源质量。输出滤波器中的三个电容都接到N相，使得输出三相中的每一相都可以独立工作，从而可以使恒频稳压电源在三相负载不平衡时正常工作。
上述船用恒频稳压电源的主电路的工作方法，其特征在于，船舶上的轴带发电机发出的（频率和电压）不稳定电经整流电路整流后变成直流电压，经预充电电路给储能滤波电路充电，待整个系统稳定后，预充电电路的继电器吸合，把预充电电阻给短路掉，同时逆变电路随即开始工作，为船上用电器提供电源；实时检测直流母线电压，将实时检测的直流母线电压值与直流母线电压设定值进行比较，其差值经过PI调节器调节后，产生驱动升压电路IGBT的PWM占空比信号，将整流后的电压升高到设定值；根据检测到的直流母线电压值、电流传感器检测到的直流电流值以及PWM占空比，计算升压前的直流电压值，该直流电压值高于设定值时，认为发电机处于故障状态，断开（可控脱扣）断路器，保护后级电路；当输入过流时，快速熔断器熔断，以保护轴带发电机、恒频稳压电源和用电设备。在预充电电路的继电器断开、上电的瞬间产生高压时，预充电电阻限制了滤波电容的充电电流，保护了整流桥。
本发明使用时，将输入保护电路的输入端与船舶上的轴带发电机相连，预充电电路的继电器、电流传感器、升压电路的IGBT和逆变电路的IGBT分别与主控制器相连；按上述方法控制本发明工作，为船上用电器提供安全可靠的电源。本发明具有结构简单、成本低廉，使用寿命长，节约轻油、有效保护船用电器等优点。
附图说明
图1是本发明的电路结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的船用恒频稳压电源的主电路，包括依次设置的整流电路2、预充电电路3、储能滤波电路5、逆变电路6和输出滤波电路7，所述的整流电路2为二极管构成的三相整流桥电路，所述的预充电电路3由并联设置的继电器和预充电电阻R3组成，继电器的常开触点分别接在预充电电阻R3两端，预充电电路3设置在整流电路2和升压电路4之间直流母线的正极母线上；所述的滤波电路由两个电容C1、C2串联组成，两个电容C1、C2分别并联有阻值相同的均压电阻R1、R2，两个电容C1和C2分别为由至少两个电解电容器并联而成的电容组；所述的逆变电路为IGBT构成的逆变桥，所述的逆变桥是由四个IGBT半桥组成；每个半桥都可以单独调节控制，提供稳定的中性点N，四个IGBT半桥的输出端分别接A相线、B相线、C相线和中性线N，A相线、B相线、C相线可构成三相电源，也可以分别与N相构成单相电源。所述的输出滤波电路7设置在逆变桥后端（输出端），输出滤波电路7由四个电抗器L2、L3、L4、L5和三个电容C3、C4、C5组成，四个电抗器L2、L3、L4、L5分别串接在逆变电路的四个半桥输出的A相线、B相线、C相线和中性线N上，为逆变电路的四个半桥输出滤波，三个电容C3、C4、C5分别接在四个电抗器后侧的A相线、B相线、C相线与中性线N之间，为输出单相进行滤波；输出滤波电路能够改善输出电压波形，降低谐波含量，改善电源质量；输出滤波器中的三个电容C3、C4、C5都接到N相，使得输出三相中的每一相都可以独立工作，从而可以使恒频稳压电源在三相负载不平衡时正常工作。所述的预充电电路3和储能滤波电路5之间设有升压电路4，所述的升压电路4是由电感L1、IGBT和二极管D1组成的DC-DC升压电路，升压电路4的电感L1与预充电电路相连、二极管D1与储能滤波电路相连；整流电路2的前端设有输入保护电路1，输入保护电路1由串联的快速熔断器8和可控脱扣断路器9组成；升压电路后端的正直流母线的正极母线上设有电流传感器CS1。
上述船用恒频稳压电源的主电路的工作方法，其特征在于，船舶上的轴带发电机发出的（频率和电压）不稳定的电经整流电路整流后变成直流电，经预充电电路给储能滤波电路充电，待整个系统稳定后，预充电电路的继电器吸合，把预充电电阻给短路掉，同时逆变电路随即开始工作，为船上用电器提供电源；实时检测储能滤波电路两侧的直流母线电压，即升压电路后侧的直流母线的正极母线和负极母线间的电压；将实时检测的升压后的直流母线电压值与直流母线电压设定值进行比较，其差值经过PI调节器调节后，产生驱动升压电路IGBT的T1管的PWM占空比信号，将整流后的电压升高到设定值；在柴油主机转速低或怠速、轴带发电机输出电压低的时候，升压电路仍可为后续逆变电路和负载提供满足要求的电压幅值，在可满足船舶用电量的情况下，无需启动副机发电。根据检测到的直流母线电压值、电流传感器CS1检测到的直流电流值以及PWM占空比，计算升压前的直流电压值，该直流电压值高于设定值，认为发电机处于故障状态，断开可控脱扣断路器，保护后级电路；当输入过流时，快速熔断器熔断，以保护轴带发电机、恒频稳压电源和用电设备。在预充电电路的继电器断开、上电的瞬间产生高压时，预充电电阻限制了滤波电容的充电电流，保护了整流桥、延长使用寿命。
本发明使用时，将输入保护电路的输入端与船舶上的轴带发电机相连，输出滤波电路的输出端与船舶上的用电设备相连、为其供电，预充电电路的继电器、电流传感器、升压电路的IGBT和逆变电路的IGBT分别与主控制器相连；按上述方法控制本发明工作，为船上用电器提供安全可靠的电源。本发明具有结构简单、成本低廉，使用寿命长，节约轻油、有效保护船用电器等优点。
Claims (7)
1.一种船用恒频稳压电源的主电路，包括整流电路、预充电电路、储能滤波电路、逆变电路和输出滤波电路，其特征在于所述的预充电电路和储能滤波电路之间设有升压电路，所述的升压电路由电感、IGBT和二极管组成的DC-DC升压电路，整流电路的前端设有输入保护电路，输入保护电路由串联的快速熔断器和断路器组成；升压电路后端设有电流传感器。
2.根据权利要求1所述的船用恒频稳压电源的主电路，其特征在于所述的整流电路为二极管构成的三相整流桥电路，所述的预充电电路由继电器和预充电电阻组成，位于整流电路和升压电路之间。
3.根据权利要求1所述的船用恒频稳压电源的主电路，其特征在于所述的储能滤波电路设置在升压电路和逆变电路之间，滤波电路由两个电容串联组成，两个电容分别并联有均压电阻。
4.根据权利要求1所述的船用恒频稳压电源的主电路，其特征在于所述的逆变电路为IGBT构成的逆变桥，所述的逆变桥是由四个IGBT半桥组成；每个半桥都可以单独调节控制，既可以输出三相电源，也可以输出单相电源。
5.根据权利要求1所述的船用恒频稳压电源的主电路，其特征在于所述的输出滤波电路设置在逆变桥后端，输出滤波电路由四个电抗器和三个电容组成，四个电抗器分别连接在逆变电路的四个半桥输出的A相线、B相线、C相线和中性线N上、为逆变电路的四个半桥输出滤波，三个电容分别接在四个电抗器后侧的A相线、B相线、C相线与中性线N之间，为输出单相进行滤波。
6.根据权利要求3所述的船用恒频稳压电源的主电路，其特征在于所述的两个电容分别为由至少两个电解电容器并联而成的电容组。
7.根据权利要求1所述的船用恒频稳压电源的主电路的工作方法，其特征在于，船舶上的轴带发电机发出的不稳定电经整流电路整流后变成直流电压，经预充电电路给储能滤波电路充电，待整个系统稳定后，预充电电路的继电器吸合，把预充电电阻给短路掉，同时逆变电路随即开始工作，为船上用电器提供电源；实时检测直流母线电压，将实时检测的直流母线电压值与直流母线电压设定值进行比较，其差值经过PI调节器调节后，产生驱动升压电路IGBT的PWM占空比信号，将整流后的电压升高到设定值；根据检测到的直流母线电压值、电流传感器检测到的直流电流值以及PWM占空比，计算升压前的直流电压值，该直流电压值高于设定值时，判定发电机处于故障状态，断开断路器，保护后级电路；当输入过流时，快速熔断器熔断，以保护轴带发电机、恒频稳压电源和用电设备。
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|---|---|---|---|---|
| CN112039337A (zh) * | 2020-09-02 | 2020-12-04 | 重庆中车四方所科技有限公司 | 一种空调应急通风电源电路系统 |
| CN113515101A (zh) * | 2020-04-10 | 2021-10-19 | 上海埃迪特动力技术有限公司 | 一种车用电机控制器下线辅助测试设备 |
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