[发明专利]一种基于交-直-交变频器的船舶电力推进装置

权利要求书

1.一种基于交-直-交变频器的船舶电力推进装置，其特征在于，包含：

原动机，转换输入的能量为第一机械能；

发电机，连接原动机，转换所述第一机械能为第一交流电能；

电动机，连接发电机，转换所述第一交流电能为第二机械能；

螺旋桨，连接电动机，通过所述第二机械能驱动船舶运动；

交-直-交变频器，连接设置在发电机和电动机之间，包含互相连接的整流部分和逆变部分；整流部分连接发电机，包含若干个相同的三相桥式整流器，转换第一交流电能为24脉波整流的直流电能；逆变部分连接设置在整流部分和电动机之间，包含若干个带LC输出滤波器的三相三电平逆变器，转换所述直流电能为电动机工作的第二交流电能，实现抑制所述第二交流电能的谐波，电动机将第二交流电能转换为第二机械能。

2.如权利要求1所述的基于交-直-交变频器的船舶电力推进装置，其特征在于，所述整流部分具体包含相同的四个三相桥式整流器，分别为第一整流器、第二整流器、第三整流器和第四整流器；

第一整流器串联连接第二整流器，第三整流器串联连接第四整流器；且第一整流器和第二整流器串联所在的支路与第三整流器和第四整流器串联所在的支路为并联连接；通过四个三相桥式整流器及其连接方式实现整流部分转换发电机提供的第一交流电能为24脉波整流的直流电能。

3.如权利要求2所述的基于交-直-交变频器的船舶电力推进装置，其特征在于，所述三相桥式整流器采用三相桥式全控整流电路，包含1个变压器和相同的六个晶闸管；所述变压器用于变换且隔离所述第一交流电能的电压；变压器一次侧连接发电机，为三角形连接方式；变压器二次侧为星形连接方式且连接六个晶闸管，实现抑制3次谐波。

4.如权利要求3所述的基于交-直-交变频器的船舶电力推进装置，其特征在于，所述六个晶闸管分别为第一晶闸管至第六晶闸管；第一晶闸管和第四晶闸管同相、第二晶闸管和第五晶闸管同相、第三晶闸管和第六晶闸管同相；第一晶闸管、第三晶闸管、第五晶闸管的阳极均连接变压器二次侧，且第一晶闸管、第三晶闸管、第五晶闸管为共阴极组；第二晶闸管、第四晶闸管、第六晶闸管的阴极均连接变压器二次侧，且第二晶闸管、第四晶闸管、第六晶闸管为共阳极组；晶闸管脉冲按第一晶闸管、第二晶闸管、第三晶闸管、第四晶闸管、第五晶闸管、第六晶闸管的顺序依次导通，相邻晶闸管的相位相差60度。

5.如权利要求1所述的基于交-直-交变频器的船舶电力推进装置，其特征在于，所述逆变部分包含三个带LC输出滤波器且并联连接的三相三电平逆变器；

所述三相三电平逆变器包含直流侧和交流侧；

所述直流侧连接整流部分；直流侧包含两个并联的第一电容和第二电容，用于缓冲无功能量；第一电容和第二电容之间为直流侧中点；

所述交流侧连接在直流侧和发电机之间，包含：三相相同且并联连接的第一电路，连接直流侧，实现SVPWM控制、抑制交流侧的低次谐波；一个LC输出滤波器，连接三相第一电路实现抑制交流侧的高次谐波。

6.如权利要求5所述的基于交-直-交变频器的船舶电力推进装置，其特征在于，所述第一电路包含：

四个依序连接的第一反馈二极管、第二反馈二极管、第三反馈二极管、第四反馈二极管，为所述交流侧向所述直流侧反馈的无功能量提供通道；第一反馈二极管阴极和第四反馈二极管阳极连接整流部分输出电压；第二反馈二极管和第三反馈二极管之间为第一电路的中点；

四个全控器件；所述全控器件控制自身的导通、关断，一个全控器件并联连接一个反馈二极管；

两个钳位二极管，分别为第一钳位二极管、第二钳位二极管；第一钳位二极管阴极连接设置在第一反馈二极管阳极和第二反馈二极管阴极之间，第一钳位二极管阳极连接直流侧中点；第二钳位二极管阴极连接直流侧中点，第二钳位二极管阳极连接设置在第三反馈二极管阳极和第四反馈二极管阴极之间；通过第一钳位二极管限制第一反馈二极管和第二反馈二极管对应的全控器件承受的电压不超过第一电容的电压，减小电压应力；通过第二钳位二极管限制第三反馈二极管和第四反馈二极管对应的全控器件承受的电压不超过第二电容的电压，减小电压应力。