本實用新型涉及一種船舶電站，尤其涉及一種變頻主電源船舶電站，屬于船舶電站技術領域。

背景技術：

船舶建造規范要求“每一艘船均須配備一主電源”，“該主電源應至少由兩臺相互獨立的發電機組所組成。所述的發電機組的容量必須使任一發電機組發生故障或停止運行時，其余發電機組的容量仍足以供電給在海上航行時所需的所有設備”。由于低壓發電機的容量一般不超過2.5MW，所以各類入級船舶主電源功率超過5MW時，只有配置多臺相互獨立的發電機組。即使主電源功率在5MW以下時，如果主電源由軸帶發電機提供，也必須再配置備用主電源發電機組。因此，各類入級船舶的主電站都有多臺發電機組成，而且在用電負載較大時，需要將多臺發電機并列運行。

在多臺發電機并列運行時，對有功負載分攤的理想狀況是各臺原動機的調速器自動根據有功負載的變化來調節轉速，維持發電機頻率始終趨向于額定頻率，確保每臺發電機的有功負載與總有功負載成比例分攤；對無功負載分攤的理想狀況是各臺發電機的電壓調節器(AVR)根據負載的變化自動調節勵磁電流，維持發電機電壓始終趨向于額定電壓，確保每臺發電機的無功負載與總無功負載成比例分攤。對于功率經常處于非常大的范圍變化的負載，船舶電網有可能發生持續波動，較難以在規定的時間內將各主電源的頻率、電壓都穩定在允許范圍之內，一旦發電機組的瞬態特性偏離船舶規范的要求，電站系統將失去穩定性，不僅會使電網瓦解，將有可能導致設備損毀。

在理論上軸功率與轉速三次方成正比，例如將轉速下降到額定轉速的80％，則軸功率將下降到額定功率的51％，功率下降后能源消耗將相應減少。船舶在不同工況下用電負載變化較大，如果驅動發電機的原動機轉速能隨負載的大小而改變，這將對節能減排有重要意義。發電機的頻率與轉速一次方成正比，當轉速下降50％時，雖然軸功率將下降到額定功率的12.5％，但是發電機的頻率則下降到額定頻率的50％，使用電設備無法正常工作。為了避免上述情況的發生，確保船舶電站穩定運行和節能減排，對船舶電站進行改進設計十分必要。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種變頻主電源船舶電站，各臺發電機的交流電經整流后送到主配電板上進行直流并網，再通過逆變器將直流電變換成額定頻率的交流電，向主電站的交流母排供電；如果有需要變速運轉的用電設備，可采用直流供電至變頻器來控制用電設備。本實用新型解決船舶在不同工況下用電負載變化較大時，原動機轉速恒定不能隨負載變化而調節造成能源浪費的問題。

本實用新型的目的通過以下技術方案予以實現：

一種變頻主電源船舶電站，包括原動機ME、發電機G、整流器1、直流母排DC、交流母排AC、逆變器2、變頻器3，所述原動機ME、發電機G、整流器1為多組，所述原動機ME與發電機G相連接，帶動發電機G轉動，所述發電機G輸出電能至整流器1，所述整流器1與直流母排DC相連，將直流電輸送至直流母排DC，所述逆變器2連接于直流母排DC和交流母排AC之間，將直流母排DC的直流電逆變成額定頻率的交流電，向船舶電站的交流母排AC供電,所述變頻器3與直流母排DC相連，直流電經變頻后由變頻器3來控制變頻用電設備。

本實用新型的目的還可以通過以下技術措施來進一步實現：

前述變頻主電源船舶電站的控制電路，控制電路包括負載功率取樣電路4、電子調速器5、電子調壓器6、電壓取樣電路7、整流濾波電路8、調整管9、比較放大器10、取樣電路11、逆變器12、驅動回路13、運算回路14、濾波器15、電流電壓檢測回路16、頻率檢測回路17，所述負載功率取樣電路4采集負載功率信號傳送至電子調速器5，電子調速器5對原動機ME的轉速實行與負載功率正反饋閉環控制，電子調速器5將控制信號輸送至原動機ME；所述電壓取樣電路7采集電壓信號并將電壓信號傳送至電子調壓器6，所述電子調壓器6進行電壓負反饋穩壓控制并將控制信號輸送至發電機G；所述發電機G將交流電輸送至整流濾波電路8，所述整流濾波電路8對交流電進行整流后輸送至直流母排DC，所述取樣電路11采集電壓信號并將電壓信號傳送至比較放大器10并與基準電壓進行比較，進行電壓負反饋穩壓控制，所述比較放大器10與調整管9連接將控制信號輸送至調整管9，調整管9進行調壓控制；所述逆變器12的輸入端接直流母排DC，所述逆變器12的輸出端接濾波器15，所述濾波器15輸出逆變成額定頻率的交流電，向船舶電站的交流母排AC供電,所述電流電壓檢測回路16、頻率檢測回路17對濾波器15輸出的交流電的電壓、電流、頻率進行檢測，檢測的信號輸送至運算回路14，所述運算回路14將控制信號輸送至驅動回路13，所述驅動回路13驅動逆變器12輸出穩定的交流電源。

前述變頻主電源船舶電站的控制電路，其中整流濾波電路8采用三相半控橋式整流電路或帶平衡電抗器的雙反星形可控整流電路或晶閘管三相全控橋式整流電路。

前述變頻主電源船舶電站的控制電路，其中逆變器12采用IGBT半橋電路或IGCT半橋電路或IEGT半橋電路。

與現有技術相比，本實用新型的有益效果是：

由于船舶在不同工況下用電負載變化較大，本實用新型原動機轉速隨負載的大小而改變，在船舶負載小時，柴油主機降低轉速以節能減排，本實用新型各臺發電機的原動機轉速在額定轉速的50％-105％之間運轉，各發電機的輸出的頻率為額定頻率50％-105％之間，為了保證各發電機輸出的電能滿足船舶用電要求，無論各臺發電機輸出電源的頻率是多少，將各發電機的交流電各自經整流后送到直流母排進行直流并網，再通過逆變器將直流電變換成額定頻率的交流電，向主電站的交流母排供電，提供了多臺發電機在頻率、相位、電壓不一致時并列運行的船舶電站電路，本實用新型以直流電形式將電能輸送給變頻用電負荷，取得了減少損耗和干擾的有益效果。本實用新型可適用于不同電壓等級和不同額定頻率等不同參數的發電機并網運行，包括適用于高壓發電機和中頻發電機。也可適用于采用不同能源類型的原動機驅動的發電機。本實用新型的變頻主電源船舶電站在避免發生同步故障、提高電網調控能力、節能降損減排方面具有顯著效果。

附圖說明

圖1是本實用新型的主電路電路圖；

圖2是本實用新型的控制電路電路圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步說明。

如圖1所示，本實用新型變頻主電源船舶電站主電路包括原動機ME、發電機G、整流器1、直流母排DC、交流母排AC、逆變器2、變頻器3，所述原動機ME、發電機G、整流器1為多組，所述原動機ME與發電機G相連接，帶動發電機G轉動，所述發電機G輸出電能至整流器1，所述整流器1與直流母排DC相連，將直流電輸送至直流母排DC，所述逆變器2連接于直流母排DC和交流母排AC之間，將直流母排DC的直流電逆變成額定頻率的交流電，向船舶電站的交流母排AC供電,所述變頻器3與直流母排DC相連，直流電經變頻后由變頻器3來控制變頻用電設備。

如圖2所示，本實用新型控制電路包括負載功率取樣電路4、電子調速器5、電子調壓器6、電壓取樣電路7、整流濾波電路8、調整管9、比較放大器10、取樣電路11、逆變器12、驅動回路13、運算回路14、濾波器15、電流電壓檢測回路16、頻率檢測回路17，所述負載功率取樣電路4采集負載功率信號傳送至電子調速器5，電子調速器5對原動機ME的轉速實行與負載功率正反饋閉環控制，電子調速器5將控制信號輸送至原動機ME；所述電壓取樣電路7采集電壓信號并將電壓信號傳送至電子調壓器6，所述電子調壓器6進行電壓負反饋穩壓控制并將控制信號輸送至發電機G；所述發電機G將交流電輸送至整流濾波電路8，所述整流濾波電路8對交流電進行整流后輸送至直流母排DC，所述取樣電路11采集電壓信號并將電壓信號傳送至比較放大器10并與基準電壓進行比較，進行電壓負反饋穩壓控制，所述比較放大器10與調整管9連接將控制信號輸送至調整管9，調整管9進行調壓控制；所述逆變器12的輸入端接直流母排DC，所述逆變器12的輸出端接濾波器15，所述濾波器15輸出逆變成額定頻率的交流電，向船舶電站的交流母排AC供電,所述電流電壓檢測回路16、頻率檢測回路17對濾波器15輸出的交流電的電壓、電流、頻率進行檢測，檢測的信號輸送至運算回路14，所述運算回路14將控制信號輸送至驅動回路13，所述驅動回路13驅動逆變器12輸出穩定的交流電源。

由于船舶在不同工況下用電負載變化較大，本實用新型對原動機ME的轉速實行與負載功率正反饋閉環控制，原動機轉速隨負載的大小而改變，當負載增大時，原動機轉速相應增加；當負載減少時，原動機轉速相應降低，由此取得的節能減排效果。

本實用新型各臺發電機的原動機轉速在額定轉速的50％-105％之間運轉，各發電機的輸出的頻率為額定頻率50％-105％之間，為了保證各發電機輸出的電能滿足船舶用電要求，無論各臺發電機輸出電源的頻率是多少，將各發電機的交流電各自經整流后送到直流母排進行直流并網，再通過逆變器將直流電變換成額定頻率的交流電，向主電站的交流母排供電，解決了多臺發電機在頻率、相位、電壓不一致時并列運行的技術問題，

由于是直流并網，在發電機的電壓調節器(AVR)自動調壓的基礎上，采用三相半控橋式整流電路，或采用帶有平衡電抗器的雙反星形可控整流電路或晶閘管三相全控橋式整流電路，并采用電壓負反饋進行穩壓與負載電流閉環控制實行電壓負反饋自動穩壓，可避免電網失步，有效地提高電站的穩定性。

由于是通過逆變器向電站交流母排供電，可采用IGBT半橋電路，高電壓時可采用IGCT或IEGT半橋電路，控制方式為可逆脈寬調制(PWM)，或用智能化功率模塊(IPM)和空間矢量脈寬調制(SVPWM)技術。只要將逆變器實行與負載閉環控制，即可輸出穩定的交流電源。

除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本實用新型要求的保護范圍內。