[发明专利]一种高性能永磁推进系统

说明书

本发明公开了一种高性能永磁推进系统，由永磁电机和变频驱动装置组成；所述的永磁电机为相电机；所述的变频驱动装置包括对称设置的主回路左通道和主回路右通道，每个通道均包括个构成相同的主回路支路，每个主回路支路均由个单相三电平H桥单元和个单相滤波单元组成，个单相三电平H桥单元的输出端分别与对应个单相滤波单元的输入端连接；所述的变频驱动装置每个主回路支路与所述的永磁电机对应的一组相绕组连接。相对于常规三相永磁推进系统，本发明具有可靠性高、转矩脉动小、振动噪声低、输入直流电压高等优点，特别适合于船舶大功率电力推进。

技术领域

本发明属于船舶电力推进领域，具体涉及一种船舶用高性能永磁推进系统。

背景技术

船舶推进方式包括机械推进和电力推进两种。机械推进是由燃气机、柴油机等原动机通过齿轮箱、轴系直接推动推进器的推进方式。电力推进是将传统相互独立的机械推进系统和电力系统以电能的形式合二为一，综合利用船舶电站向全船提供推进动力、辅机和日用电力的一种推进方式。与传统机械推进方式相比，电力推进方式主要具有布局灵活、有效利用空间多、操纵灵活、机动性能好、全寿命费用低、维护工作量少、易于获得理想的拖动特性、低振动噪声、环境更舒适等优点，是船舶动力发展的主流趋势之一。

永磁电机推进系统是电力推进系统重要的发展方向之一，在船舶应用中越来越广泛。目前，常规的船舶永磁推进系统，一般由三相永磁电机和三相变频驱动装置组成，存在系统运行冗余度低、永磁电机转矩脉动较大、振动噪声相对较高等缺点。

在一些特殊应用场合，出现了利用低压多相永磁电机推进技术来提高推进系统的性能，但低压多相永磁电机推进技术存在输入电压相对较低、输出功率等级有限等缺点，难以全面满足用户使用需求。

发明内容

为了克服常规三相永磁电机推进系统运行冗余度较低、转矩脉动较大、振动噪声较高，以及低压多相永磁电机推进系统输入电压相对较低、输出功率等级有限等方面的不足，本发明提供了一种高性能永磁推进系统拓扑。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高性能永磁推进系统，由永磁电机和变频驱动装置组成；所述的永磁电机为相电机，其每相绕组分为组，每一组的三相（或五相）绕组依次互差电角度，每相绕组均为首尾引出连接方式；所述的变频驱动装置包括对称设置的主回路左通道和主回路右通道，每个通道均包括个构成相同的主回路支路，每个主回路支路均由（当时，；当时，）个单相三电平H桥单元和个单相滤波单元组成，个单相三电平H桥单元的输出端分别与对应的个单相滤波单元的输入端连接；所述主回路左通道的个主回路支路由直流供电电源一供电，所述主回路右通道的个主回路支路由直流供电电源二供电。

所述的一种高性能永磁推进系统，其永磁电机的每相绕组均为集中整距绕组。

所述的一种高性能永磁推进系统，其每个三电平H桥单元构成相同，均由左、右两个二极管嵌位型三电平桥臂与支撑电容并联组成，其每个单相滤波单元构成相同，均由滤波电感和滤波电容组成LC型滤波器。

所述的一种高性能永磁推进系统，其主回路左通道的个单相滤波单元输出两端分别与所述永磁电机的对应相绕组输入两端连接；其主回路右通道的个单相滤波单元输出两端分别与所述永磁电机的另相绕组输入两端连接。

所述的一种高性能永磁推进系统，其主回路左通道的个主回路支路的输入端共正极、负极，所述的主回路右通道的个主回路支路的输入端共正极、负极。

本发明的技术效果是：本发明通过采用多相永磁电机和双通道多支路变频驱动装置增加系统输出功率；通过采用两路直流供电电源分别为变频驱动左右通道供电、每通道分个主回路支路、每个主回路支路采用个单相三电平H桥单元加滤波单元型式的主回路拓扑和电机组三相或五相绕组的拓扑型式，提高系统运行冗余度与可靠性，实现较小的永磁电机转矩脉动、较低的振动噪声。