格蕾丝配备了一个非常基础的动力系统，这个系统存在一些重大问题。在重新设计了吉米的动力系统后，并且想要拥有家的舒适，确保新系统经过深思熟虑且可靠是至关重要的。

我选择使用MasterVolt作为主要的充电、配电和控制系统，使用Balmar进行发动机动力管理，并使用Firefly碳泡沫电池作为核心。

这是关于我电力系统升级系列文章中的第一篇，将涵盖设计、安装和具体实施挑战。

Grace现有的系统是由一个非常基础的电池充电器组成，我知道这无法满足我的需求。最糟糕的是，两块非船用类别的起动电池驱动了所有东西——如果它们是全新的，总共有大约140安时，但它们并不是全新的。它们是起动类别的电池，这对于家庭电池负载来说可能并不是最佳选择。

默认的工厂电池开关允许你开启一个电池，或者将两个电池并联用于启动或其他操作。我也选择对这一点进行修改，因为我并不打算使用一个独立的启动电池，考虑到它会占用的重量和空间。

在进行了大量的调查后，我选择使用MasterVolt作为负责充电、逆变、监控和分配的核心系统。在Jammy上，我只用MasterVolt进行充电，并且大部分监控是通过Maretron NMEA 2000设备进行的（见此处网络图），这些设备很昂贵，需要相对复杂的安装，并且大多数是独立的。MasterVolt提供了一种使用名为MasterBus的网络来实现这些功能的更集成的方法。

格蕾丝的MasterVolt电源系统概述图

该系统由以下MasterVolt组件组成

• Mass Combi 12/2500-100 变频器 / 充电器
• 主总线组合接口 – 以上内容需在主总线网络上
• 直流配电 500
• MasterShunt 500
• MasterBus NMEA 2000 接口
• MasterBus USB 接口
• 主视图简易显示

这个系统的设计花了我好几个月的时间，并且在初次安装后我发现了一些局限性，所以我需要订购额外的零件。我选择自己进行设计和安装，而许多人会选择支付专家费用。我确实考虑过这一点，但考虑到劳动力和零件的加价，我决定利用我相当广泛的电气知识自己动手做，以节省成本，并且在万一发生什么情况时能够彻底了解这个系统。我相信我没有像ABYC认证的安装工那样完美地完成所有工作，但我从中学到了很多关于这个系统的东西，我认为它比之前的安装要安全得多。

除了MasterVolt产品，我还安装了：

• Balmar 6系列100安培交流发电机
• Balmar MC-614 最大充电电压调节器
• Balmar 智能电池监测仪
• Firefly G31 碳泡沫 AGM 电池 (3x)

这给了我一个全新的AC和DC系统，容量为300安时，岸电充电和航行时充电质量更好，并且可以在任何地方，甚至是通过SignalK和iKommunicate远程查看整个系统。

电池

我选择了Firefly Oasis Group 31碳泡沫AGM电池，从布鲁克市的BRJ Solutions当地购买。关于这些电池的一些有用信息可以在Bruce Schwab Energy Systems页面上找到，以及这篇文章和这篇后续文章在Panbo上关于Ben重新安装他的房屋电池组。

选择这些电池的最大原因是它们能够深度放电而不会产生损坏效果。传统的电池组只能让你放电到50%，而Firefly可以在80-100%的范围内放电，并且在像船这样的部分状态充电（PSOC）环境中能够茁壮成长。这意味着一个300安时的电池组实际上可以使用大部分的300安时——而不是像传统电池组那样只能使用150安时。

最大的缺点是这些电池需要谨慎的充电制度。如果你决定投资这些电池，请仔细检查现有的充电器是否能够满足非常严格的要求，或者考虑一个非常可编程的充电器，你可以控制。

我还选择取消专用启动电池，这是原来的布线设置。有很多好的监控应该可以防止我完全耗尽电池组并仍然启动发动机。如果一切皆失，我有一个充满电的NOCO Genius Boost Sport GB20 400安培12伏UltraSafe锂电池应急启动器随时可用以重新启动。

大规模组合逆变器/充电器

质量组合爆炸视图，由MasterVolt友情提供

如果电池是系统的“心脏”，那么MasterVolt Mass Combi逆变器/充电器就是“大脑”。我选择Mass Combi 12/2500-100。这些数字表示一个12伏直流系统，2500瓦的逆变器功率，和100安培的电池充电能力。这在紧凑的尺寸内（仅19.5英寸高，12.5英寸宽，6英寸深）就能容纳，非常适合格蕾丝号这样的帆船。

我可以写一系列帖子来介绍逆变器本身的功能——它非常灵活可配置，并且有很多有用的功能。以下是一些帮助我做出决定的功能。

可配置性 – 从充电参数到逆变器处理不同情况的方式都可以通过拨动开关或软件进行控制。对充电参数的控制水平是我选择这个产品的主要原因之一。

充电器 – 质量组合中的充电器非常强大，如果需要，可以同时为两个电池组充电。它可以提供100安培的充电电流，使用Firefly电池时，这在岸电供电时可以快速恢复电力。正如我上面提到的，它可以根据Firefly的要求进行非常灵活的配置。

纯正弦波 – 我正在运行电视并为计算机和其他敏感设备充电，坚持使用纯正弦波逆变器。任何其他情况在质量和一致性方面都对这些设备构成风险。

双交流输出 – 主交流电源直接流向逆变器，然后分为两个输出连接。一个用于逆变负载，其开/关状态取决于逆变器的状态，无论是否有岸电都可以使用。该连接有一个整体安培限制，以防止过载逆变器。次级连接用于非逆变负载的较大安培值，仅在连接到岸电时供电。整个设置会自动切换，并且可以以多种方式进行配置。

电力共享 – 这是一个很巧妙的功能，因为交流电布线的设置方式。您可以在陆地电源连接处设置总断路器大小，逆变器将管理流入交流电源和电池充电器的功率，以确保不触发陆地电源电路。今年夏天运行吸尘器和空调时这很有帮助——没有触发任何东西，电池充电器的安培数变化以确保陆地电源连接稳定。即使在需要比陆地电源提供的功率更大的情况下，也可以配置从电池中取电。

MasterVolt 太阳能逆变器

MasterVolt在提供产品的可配置性和工具方面做得非常出色，尽管我真希望他们的设备能像其他产品一样内置MasterBus连接。相反，你必须购买一个接口，通过串行链接进行连接。还有许多其他功能我没有提到，包括节能模式、并行配置等。我会在后续的帖子中更详细地介绍我的具体安装。

总的来说，这是我在海洋领域以及我的计算机数据中心工作中遇到的最可配置的动力设备之一。

旁路

分流器在我的设计中至关重要，能够实现准确的功率监控和管理。MasterVolt 的设计允许其模块化且轻松地固定到直流配电系统中。它连接到 MasterBus 网络，并分享有关电池中流入/流出电流的准确信息，计算使用小时数、容量，并通过传感器监测电池温度。

分配

MasterVolt的直流配电系统允许您连接和保险4个直流电源，并通过MasterBus网络在其中一个熔断时发出警报。在我的情况下，我将逆变器/充电器、Balmar交流发电机、互联网 alcove和Wallas加热器连接到四个点。逆变器/充电器可以在逆变时汲取电源，或者在充电时向系统供电。交流发电机在发动机运行时为电池组供电。互联网和加热器需要连接，即使家庭电池组关闭也不会中断连接。任何熔断的保险丝的警报都会显示在MasterView显示屏和NMEA 2000网络上。

主视图显示

我设计的一个关键部分是可见性和控制。MasterView 显示屏提供了一种快速查看系统状态的方法，并对各个组件进行深入分析，以确保系统健康。此外，它还允许非常轻松地配置许多重要项目，例如打开/关闭逆变器、更改岸电断路器大小等。

NMEA、USB和Mass Combi接口

沿着上述思路，将网络上的所有关键数据用于在船上的其他地方和远程监控是非常重要的。MasterBus到NMEA 2000接口提供了这一点，并允许两个网络之间来回传输数据。它允许您配置特定的MasterBus数据位发送到NMEA 2000网络，以便像我的Raymarine MFD和Maretron DSM150这样的设备可以在我的任何地方显示关键数据。

MasterBus到USB接口使我能够从Windows PC配置和监控整个MasterBus网络和设备。这是我在通过拨动开关或MasterView面板设置和配置MasterVolt设备时添加的组件之一。

如果您希望在MasterBus网络上启用逆变器，并且希望远程监控和配置，则需要Mass Combi接口。

MasterVolt 配置

我会在安装帖子中更深入地探讨这一点，但 MasterVolt 虽然非常灵活可配置，但对普通用户来说却非常难以自行完成。关于如何配置更深层次参数的文档非常有限，而且很多内容令人困惑，需要通过试错来完成。更糟糕的是，虽然大多数设置可以通过 MasterView 面板或拨动开关进行配置，但许多关键设置却无法通过这种方式进行，需要 MasterVolt to USB 接口和一台电脑。此外，许多这些参数在没有 MasterVolt 电脑软件“安装”密码的情况下，普通用户无法进行配置。

我喜欢我可以配置几乎所有的东西，但天哪，让它完美地工作真是费了我很多劲！

Ballmar 交流发电机和调节器

在水面上保持电池充电也是设计的一部分，而没有人像Balmar一样，以其交流发电机和调节器组合享有如此好的声誉。工厂的交流发电机有一个非常简单的调节器，我不想冒险让它损坏我的新电池。它也被评为50安培的输出，但我无论做什么，从未测量到超过30安培的输出，这需要很长时间来为我的新电池组充电。

新的交流发电机是我能在不更换车轮和皮带的情况下安装在发动机上，并且在理想情况下提供100安培的充电能力，同时不会给发动机带来过多的工作。MC-614调节器允许对交流发电机的输出进行非常细致的控制，以满足Firefly电池的要求。我在远离充电站充电中详细说明。

巴尔马智能仪表

虽然我喜欢MasterView和MasterBus数据带给我的可见性，但这些数据都来自一个供应商，可能会有错误或在配置错误时报告虚假信息。Balmar SmartGauge是目前最好的实际电池容量监测设备之一——RC在他的网站上有精彩的评测和测试。我想要有一个备用的方式来监测电压和容量，而且它在诊断MasterVolt的几个配置错误时证明是非常有用的。

设计结论

我想要一个非常集成和可配置的系统，同时也要极其可靠。到目前为止，我通过这个MasterVolt-Firefly-Balmar组合得到了这两者。在实施阶段，我经历了很多尝试和错误，我将在接下来的文章中写到，希望帮助正在考虑这些技术的其他人。