CN106357138A - 一种用于船舶岸电系统的整流电路 - Google Patents

一种用于船舶岸电系统的整流电路 Download PDF

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韩俊
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宋天立
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Hohai University HHU
Shanghai Maritime University
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Abstract

本发明公开一种用于船舶岸电系统的整流电路。该电路包括：第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂；所述第一桥臂和所述第二桥臂并联；所述第二桥臂和所述第三桥臂并联；所述第一桥臂和所述第三桥臂并联；所述第一桥臂包括若干个整流模块；两个平波电抗器串联在所述第一桥臂的中间位置；所述整流模块包括整流单元和电容，所述整流单元和电容为并联结构，所述第一桥臂、所述第二桥臂和所述第三桥臂内的所述整流模块个数相等；所述整流单元包括第一三极管、第二三极管、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容和全桥整流子单元。采用本发明的整流电路能够将电网中的交流电转换为岸电系统中所需要的中压直流电，并使得直流电能够稳定输出。

Description

一种用于船舶岸电系统的整流电路
技术领域
本发明涉及船舶岸电系统领域，特别是涉及一种用于船舶岸电系统的整流电路。
背景技术
随着经济的快速发展、港口建设步伐的加快，越来越多的船舶停靠在港口。仅上海港平均每天大型船舶就有169艘，小船更是不计其数，这些到港船舶停靠在码头需要燃烧大量重油(或柴油)发电，烟囱到处“流动”，所产生的污染与城市环境保护的矛盾已经越来越突出，据统计，上海港每年由于靠港大型船舶油料发电带来的排放有害物质3.38万吨、二氧化碳91.24万吨。港口城市由于停靠船舶油料发电产生废气污染比其他城市平均多25％，为此国际港口中心城市节能减排形势更为严峻，从减少空气污染及减少二氧化碳排放角度出发，国际间开始推动港口岸电，提供停靠船舶使用岸上供电，避免靠港时使用柴油机。各个国家的船舶，除特种船外，船舶的交流电制基本为：三相交流450V/60Hz、三相交流6.6kV/60Hz和400V/50Hz，因此，国际上现存的岸电方式大体上包括：低压岸电/低压船舶供电、高压岸电/低压船舶、高压岸电/高压船舶三种方式，由于我国电网频率为50Hz，与大多数停靠码头的船舶电制频率不同，加上上海港业务繁忙，岸电供电工程不能对基础建设有大改动，不宜采用固定式岸电或趸船式供电。因此设计一套移动式变频变压供电系统对应用多个泊位或码头，将我国港口电网交流电变换成适合于外国船舶60Hz交流电、国内部分船舶50Hz交流电，实现50Hz/60Hz双频供电是最佳方案。但是交流电的电压不稳定，并且中压直流电网母线需要的是直流电压，不能使得直流母线电压的稳定输出。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于船舶岸电系统的整流电路，能够将电网中的交流电转换为岸电系统中所需要的直流电，并使得直流电能够稳定输出。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种用于船舶岸电系统的整流电路，包括：第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂；
所述第一桥臂和所述第二桥臂并联；所述第二桥臂和所述第三桥臂并联；所述第一桥臂和所述第三桥臂并联；
所述第一桥臂包括若干个整流模块；两个平波电抗器串联在所述第一桥臂的中间位置；
所述整流模块包括整流单元和电容，所述整流单元和电容为并联结构，所述整流模块正极、负极依次相连；所述第一桥臂内的所述整流模块的个数为偶数个；
所述第二桥臂包括若干个所述整流模块；两个平波电抗器串联在所述第二桥臂的中间位置；所述第二桥臂内的所述整流模块的个数为偶数个；
所述第三桥臂包括若干个所述整流模块；两个平波电抗器串联在所述第三桥臂的中间位置；所述第三桥臂内的所述整流模块的个数为偶数个；
所述第一桥臂、所述第二桥臂和所述第三桥臂内的所述整流模块个数相等；
所述整流单元包括第一三极管、第二三极管、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容和全桥整流子单元；
所述第一三极管的发射极分别与所述第一二极管的正极、所述第二三极管的集电极、所述全桥整流子单元的一端相连；所述第一三极管的集电极与所述第一二极管的负极、第一电容的一端相连；所述第一三极管、所述第二三极管的基极由控制电路产生的PWM脉冲控制。
所述第二三极管的发射极分别与所述第二二极管的正极、所述第二电容的一端相连；所述第二三极管的集电极与所述第二二极管的负极相连；
所述全桥整流子单元的另一端分别与所述第一电容的另一端、第二电容的另一端相连。
可选的，所述全桥整流子单元包括：第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第三三极管；
所述第三三极管的集电极分别与所述第三二极管的负极、所述第四二极管的负极相连；
所述第三三极管的发射极分别与所述第五二极管的正极、所述第六二极管的正极相连；
所述第三二极管的正极与所述第五二极管的负极相连；
所述第四二极管的正极与所述第六二极管的负极相连。
可选的，还包括：三相交流电源；
所述三相交流电源中的a相连接在所述第一桥臂内的两个平波电抗器的中点位置；
所述三相交流电源中的b相连接在所述第二桥臂内的两个平波电抗器的中点位置；
所述三相交流电源中的c相连接在所述第三桥臂内的两个平波电抗器的中点位置。
可选的，还包括若干个电压平衡模块；
所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂上的每一个整流模块分别与一个电压平衡模块相连；不同的所述整流模块所连接的所述电压平衡模块是不同的。
可选的，还包括：
所述电压平衡模块通过光纤与光纤接口相连。
可选的，还包括：脉冲发生模块、平均电压模块；
所述脉冲发生模块和所述平均电压模块与所述光纤接口相连。
可选的，具体包括：
所述第一桥臂内的整流模块个数为100；
所述第二桥臂内的整流模块个数为100；
所述第三桥臂内的整流模块个数为100。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明通过在各个桥臂上设置若干个整流模块，这种三相桥式整流器的拓扑结构，可以实现直流母线电压的稳定，同时还可以实现电网能量的优化。每个整流模块均与电容并联，采用这种新型的分布式电容电压控制方式，通过该控制方式保证不同整流模块电压均衡，从而保证直流母线电压的稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例整流电路示意图；
图2为本发明实施例整流单元拓扑图；
图3为本发明实施例分布式电容电压控制图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种用于船舶岸电系统的整流电路，能够将电网中的交流电转换为岸电系统中所需要的直流电，并使得直流电能够稳定输出。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例整流电路示意图，如图1所示，一种用于船舶岸电系统的整流电路，包括：第一桥臂101、第二桥臂102、第三桥臂103；
所述第一桥臂101和所述第二桥臂102并联；所述第二桥臂102和所述第三桥臂103并联；所述第一桥臂101和所述第三桥臂103并联；
所述第一桥臂101包括若干个整流模块；两个平波电抗器串联在所述第一桥臂的中间位置；
所述整流模块包括整流单元和电容，所述整流单元和电容为并联结构，所述整流模块正极、负极依次相连；所述第一桥臂101内的所述整流模块的个数为偶数个；
所述第二桥臂102包括若干个所述整流模块；两个平波电抗器串联在所述第二桥臂的中间位置；所述第二桥臂102内的所述整流模块的个数为偶数个；
所述第三桥臂103包括若干个所述整流模块；两个平波电抗器串联在所述第三桥臂的中间位置；所述第三桥臂103内的所述整流模块的个数为偶数个；
所述第一桥臂101、所述第二桥臂102和所述第三桥臂103内的所述整流模块个数相等；
即所述第一桥臂内的整流模块个数为100；
所述第二桥臂内的整流模块个数为100；
所述第三桥臂内的整流模块个数为100；
其中，n的大小取决于中压等级，比如中压等级为5000V，每个整流单元的电压是50V，那么n可以取50。
图2为本发明实施例整流单元拓扑图，如图2所示，所述整流单元包括第一三极管VT1、第二三极管VT2、第一二极管VD1、第二二极管VD2、第一电容C1、第二电容C2和全桥整流子单元；
所述第一三极管VT1的发射极分别与所述第一二极管VD1的正极、所述第二三极管VT2的集电极、所述全桥整流子单元的一端相连；所述第一三极管VT1的集电极与所述第一二极管VD1的负极、第一电容C1的一端相连；所述第一三极管VT1、所述第二三极管VT2的基极由控制电路产生的PWM脉冲控制。
所述第二三极管VT2的发射极分别与所述第二二极管VD2的正极、所述第二电容C2的一端相连；所述第二三极管VT2的集电极与所述第二二极管VD2的负极相连；
所述全桥整流子单元的另一端分别与所述第一电容C1的另一端、第二电容C2的另一端相连。
所述第一桥臂101分为两个上下桥臂，即第一上桥臂1011、第一下桥臂1012；所述第一上桥臂1011上的整流模块与所述第一下桥臂1012上的整流模块数目相同；所述第一上桥臂1011和所述第一下桥臂1012分别包括一个平波电抗器，所述第一上桥臂1011所包括的平波电抗器与所述第一下桥臂1012所包括的平波电抗器是不同的；所述第一上桥臂1011上整流单元的电压用Ua1,Ua2,...Uan表示；所述第一下桥臂1012上整流单元的电压用Ua(n+1),Ua(n+2),...Ua(2n)表示；
所述第二桥臂102分为两个上下桥臂，即第二上桥臂1021、第二下桥臂1022；所述第二上桥臂1021上的整流模块与所述第二下桥臂1022上的整流模块数目相同；所述第二上桥臂1021和所述第二下桥臂1022分别包括一个平波电抗器，所述第二上桥臂1021所包括的平波电抗器与所述第二下桥臂1022所包括的平波电抗器是不同的；所述第二上桥臂1021上整流单元的电压用Ub1,Ub2,...Ubn表示；所述第二下桥臂1022上整流单元的电压用Ub(n+1),Ub(n+2),...Ub(2n)表示；
所述第三桥臂103分为两个上下桥臂，即第三上桥臂1031、第三下桥臂1032；所述第三上桥臂1031上的整流模块与所述第三下桥臂1032上的整流模块数目相同；所述第三上桥臂1031和所述第三下桥臂1032分别包括一个平波电抗器，所述第三上桥臂1031所包括的平波电抗器与所述第三下桥臂1032所包括的平波电抗器是不同的；所述第三上桥臂1031上整流单元的电压用Uc1,Uc2,...Ucn表示；所述第三下桥臂1032上整流单元的电压用Uc(n+1),Uc(n+2),...Uc(2n)表示；
可选的，所述全桥整流子单元包括：第三二极管VD3、第四二极管VD4、第五二极管VD5、第六二极管VD6、第三三极管VT3；
所述第三三极管VT3的集电极分别与所述第三二极管VD3的负极、所述第四二极管VD4的负极相连；
所述第三三极管VT3的发射极分别与所述第五二极管VD5的正极、所述第六二极管VD6的正极相连；
所述第三二极管VD3的正极与所述第五二极管VD5的负极相连；
所述第四二极管VD4的正极与所述第六二极管VD6的负极相连。
对于所述整流单元的工作状态，用下面的表格进行表示，表1为本发明实施例整流单元的工作状态表，如表1所示，
表1
由表1可知，所述整流单元共有四种运行情况：
1)VT1，VT2，VT3均闭锁；子模块处于闭锁状态；
2)VT1开通，VT2和VT3均关断；子模块处于投入状态，电平数为2；
3)VT2开通，VT1和VT3均关断；子模块处于切除状态；
4)VT3开通，VT1和VT2均关断；子模块处于投入状态，电平数为1。
对于这种整流单元的电容平衡的控制，依然采用的还是排序法。当上桥臂输出电平小于5时，则仅仅需要考虑导通整流单元内两个电容中的下面一个；当上桥臂的输出电平大于5时，要同时考虑上下两个电容。若输出电平为偶数，则让整流单元全都输出2电平。如果输出电平为奇数，则让1个输出1电平，其余的输出2电平。排序时优先考虑2电平的整流单元，然后再对电平为1的整流单元进行排序，并选择切换。为了方便表示，以下整流单元由MMC单元表示。
可选的，还包括：三相交流电源；
所述三相交流电源中的a相连接在所述第一桥臂内的两个平波电抗器的中点位置；
所述三相交流电源中的b相连接在所述第二桥臂内的两个平波电抗器的中点位置；
所述三相交流电源中的c相连接在所述第三桥臂内的两个平波电抗器的中点位置。
在图1中，用iPa表示所述第一上桥臂1011的相电流；用iPb表示为所述第二上桥臂1021的相电流；用iPc表示所述第三上桥臂1031的相电流；
用iNa表示所述第一下桥臂1012的相电流；用iNb表示所述第二下桥臂1022相电流；用iNc表示所述第三下桥臂1032相电流；
P为整流母线正输出端，N为整流母线负输出端；
La为平波电抗器用于减小直流线路中电压和电流的谐波分量；
LS,RS为三相交流电源的每相的电感和电阻，Usa为三相交流电源a相的相电压，Usb为三相交流电源b相的相电压，Usc为三相交流电源c相的相电压，isa为三相交流电源a相的相电流，isb为三相交流电源b相的相电流，isc为三相交流电源c相的相电流；
用Ns表示三相交流电源的中性点；
值得注意的是，每相桥臂上下电流不一定相等，每相桥臂的电流也不一定相等。要根据具体情况，这里仅仅是标识而已。
这里电流之间的关系很复杂，不能列出公式，但是可以举例比如：iPa＝isa+isb或iPb＝isa+isc，主要看桥臂整流单元的导通情况而定，不过同一相上下桥臂不能同时导通。
为了方便表示各个桥臂的导通状态，对各个桥臂进行定义，用PaH表示所述第一上桥臂1011，用PaL表示所述第一下桥臂1012，用PbH表示所述第一上桥臂1021，用PbL表示所述第一下桥臂1022，用PcH表示所述第一上桥臂1031，用PcL表示所述第一下桥臂1032。表2为各个桥臂导通状态表，如表2所示，
结合表1和表2的具体导通状态如下：
(1)当PaH，PbL，PcL导通时，
a相上桥臂，b相下桥臂PbL，c相下桥臂PcL上，各自n个MMC单元均处于导通状态。下面根据MMC单元四种子导通状态，分别说明此种情况下导通过程。
1)每个MMC单元中的VT1，VT2，VT3均闭锁；子模块处于闭锁状态，此时尽管PaH，PbL，PcL处于导通选择状态，但是没有电平输出，即没有直流输出。
2)每个MMC单元中的VT1开通，VT2和VT3均关断；子模块处于投入状态，每个MMC单元输出的电平数为2，PaH，PbL，PcL导通，此时b相下桥臂和c相下桥臂是并联关系，然后与a相上桥臂串联，所以总的输出电平为4n，输出总电压：UPN＝(2UC)×n+(2UC)×n＝4nUc，这里UPN为MMC整流器输出的电压，Uc为每个MMC单元输出的直流电压，n为串联MMC单元的个数。这种情况下，流过每个MMC单元的电流为iSM，这个电流可以是正值也可以是负值，MMC整流器工作状态为投入运行。
3)每个MMC单元中的VT2开通，VT1和VT3均关断；子模块处于切除状态；没有输出。
4)每个MMC单元中的VT3开通，VT1和VT2均关断；子模块处于投入状态，每个MMC单元输出的电平数为1，PaH，PbL，PcL导通，此时b相下桥臂和c相下桥臂是并联关系，然后与a相上桥臂串联，所以总的输出电平为2n电平，输出总电压：UPN＝UC)×n+(UC)×n＝2nUc。这种情况下，流过每个MMC单元的电流为iSM，这个电流可以是正值也可以是负值，MMC整流器工作状态为投入运行。
(2)当PaH，PbH，PcL导通时，
a相上桥臂PaH，b相上桥臂PbH，c相下桥臂PcL上，各自n个MMC单元均处于导通状态。下面根据MMC单元四种子导通状态，分别说明此种情况下导通过程。
1)每个MMC单元中的VT1，VT2，VT3均闭锁；子模块处于闭锁状态，此时尽管PaH，PbH，PcL处于导通选择状态，但是没有电平输出，即没有直流输出。
2)每个MMC单元中的VT1开通，VT2和VT3均关断；子模块处于投入状态，每个MMC单元输出的电平数为2，PaH，PbH，PcL导通，此时a相上桥臂和b相上桥臂是并联关系，然后与c相下桥臂串联，因此总的输出电平为4n电平，输出总电压：UPN＝(2UC)×n+(2UC)×n＝4nUc。这种情况下，流过每个MMC单元的电流为iSM，这个电流可以是正值也可以是负值，MMC整流器工作状态为投入运行。
3)每个MMC单元中的VT2开通，VT1和VT3均关断；子模块处于切除状态；没有输出。
4)每个MMC单元中的VT3开通，VT1和VT2均关断；子模块处于投入状态，每个MMC单元输出的电平数为1，PaH，PbH，PcL导通，此时a相上桥臂和b相上桥臂是并联关系，然后与c相下桥臂串联，所以总的输出电平为2n电平，输出总电压：UPN＝UC)×n+(UC)×n＝2nUc。这种情况下，流过每个MMC单元的电流为iSM，这个电流可以是正值也可以是负值，MMC整流器工作状态为投入运行。
(3)当PaL，PbH，PcL导通时，
a相下桥臂PaL，b相上桥臂PbH，c相下桥臂PcL上，各自n个MMC单元均处于导通状态。下面根据MMC单元四种子导通状态，分别说明此种情况下导通过程。
1)每个MMC单元中的VT1，VT2，VT3均闭锁；子模块处于闭锁状态，此时尽管PaL，PbH，PcL处于导通选择状态，但是没有电平输出，即没有直流输出。
2)每个MMC单元中的VT1开通，VT2和VT3均关断；子模块处于投入状态，每个MMC单元输出的电平数为2，PaL，PbH，PcL导通，此时a相下桥臂和c相下桥臂是并联关系，然后与b相上桥臂串联，因此总的输出电平为4n电平，输出总电压：UPN＝(2UC)×n+(2UC)×n＝4nUc。这种情况下，流过每个MMC单元的电流为iSM，这个电流可以是正值也可以是负值，MMC整流器工作状态为投入运行。
3)每个MMC单元中的VT2开通，VT1和VT3均关断；子模块处于切除状态；没有输出。
4)每个MMC单元中的VT3开通，VT1和VT2均关断；子模块处于投入状态，每个MMC单元输出的电平数为1，PaL，PbH，PcL导通，此时a相下桥臂和c相下桥臂是并联关系，然后与b相上桥臂串联，所以总的输出电平为2n电平，输出总电压：UPN＝UC)×n+(UC)×n＝2nUc。这种情况下，流过每个MMC单元的电流为iSM，这个电流可以是正值也可以是负值，MMC整流器工作状态为投入运行。
(4)当PaL，PbH，PcH导通时，
a相下桥臂PaL，b相上桥臂PbH，c相上桥臂PcH上，各自n个MMC单元均处于导通状态。下面根据MMC单元四种子导通状态，分别说明此种情况下，导通过程。
1)每个MMC单元中的VT1，VT2，VT3均闭锁；子模块处于闭锁状态，此时尽管PaL，PbH，PcH处于导通选择状态，但是没有电平输出，即没有直流输出。
2)每个MMC单元中的VT1开通，VT2和VT3均关断；子模块处于投入状态，每个MMC单元输出的电平数为2，PaL，PbH，PcH导通，此时b相上桥臂和c相上桥臂是并联关系，然后与a相下桥臂串联，因此总的输出电平为4n电平，输出总电压：UPN＝(2UC)×n+(2UC)×n＝4nUc。这种情况下，流过每个MMC单元的电流为iSM，这个电流可以是正值也可以是负值，MMC整流器工作状态为投入运行。
3)每个MMC单元中的VT2开通，VT1和VT3均关断；子模块处于切除状态；没有输出。
4)每个MMC单元中的VT3开通，VT1和VT2均关断；子模块处于投入状态，每个MMC单元输出的电平数为1，PaL，PbH，PcH导通，此时b相上桥臂和c相上桥臂是并联关系，然后与a相下桥臂串联，所以总的输出电平为2n电平，输出总电压：UPN＝UC)×n+(UC)×n＝2nUc。这种情况下，流过每个MMC单元的电流为iSM，这个电流可以是正值也可以是负值，MMC整流器工作状态为投入运行。
(5)当PaL，PbL，PcH导通时，
a相下桥臂PaL，b相下桥臂PbL，c相上桥臂PcH上，各自n个MMC单元均处于导通状态。下面根据MMC单元四种子导通状态，分别说明此种情况下导通过程。
1)每个MMC单元中的VT1，VT2，VT3均闭锁；子模块处于闭锁状态，此时尽管PaL，PbL，PcH处于导通选择状态，但是没有电平输出，即没有直流输出。
2)每个MMC单元中的VT1开通，VT2和VT3均关断；子模块处于投入状态，每个MMC单元输出的电平数为2，PaL，PbL，PcH导通，此时a相下桥臂和b相下桥臂是并联关系，然后与c相上桥臂串联，因此总的输出电平为4n电平，输出总电压：UPN＝(2UC)×n+(2UC)×n＝4nUc。这种情况下，流过每个MMC单元的电流为iSM，这个电流可以是正值也可以是负值，MMC整流器工作状态为投入运行。
3)每个MMC单元中的VT2开通，VT1和VT3均关断；子模块处于切除状态；没有输出。
4)每个MMC单元中的VT3开通，VT1和VT2均关断；子模块处于投入状态，每个MMC单元输出的电平数为1，PaL，PbL，PcH导通，此时有PaL，PbL，PcH导通，此时a相下桥臂和b相下桥臂是并联关系，然后与c相上桥臂串联，所以总的输出电平为2n电平，输出总电压：UPN＝UC)×n+(UC)×n＝2nUc。这种情况下，流过每个MMC单元的电流为iSM，这个电流可以是正值也可以是负值，MMC整流器工作状态为投入运行。
(6)当PaH，PbL，PcH导通时，
a相上桥臂PaL，b相下桥臂PbL，c相上桥臂PcH上，各自n个MMC单元均处于导通状态。下面根据MMC单元四种子导通状态，分别说明此种情况下，导通过程。
1)每个MMC单元中的VT1，VT2，VT3均闭锁；子模块处于闭锁状态，此时尽管PaH，PbL，PcH处于导通选择状态，但是没有电平输出，即没有直流输出。
2)每个MMC单元中的VT1开通，VT2和VT3均关断；子模块处于投入状态，每个MMC单元输出的电平数为2，PaH，PbL，PcH导通，a相上桥臂和c相上桥臂是并联关系，然后与b相下桥臂串联，因此总的输出电平为4n电平，输出总电压：UPN＝(2UC)×n+(2UC)×n＝4nUc。这种情况下，流过每个MMC单元的电流为iSM，这个电流可以是正值也可以是负值，MMC整流器工作状态为投入运行。
3)每个MMC单元中的VT2开通，VT1和VT3均关断；子模块处于切除状态；没有输出。
4)每个MMC单元中的VT3开通，VT1和VT2均关断；子模块处于投入状态，每个MMC单元输出的电平数为1，PaH，PbL，PcH导通，此时a相上桥臂和c相上桥臂是并联关系，然后与b相下桥臂串联，所以总的输出电平为2n电平，输出总电压：UPN＝UC)×n+(UC)×n＝2nUc。这种情况下，流过每个MMC单元的电流为iSM，这个电流可以是正值也可以是负值，MMC整流器工作状态为投入运行。
(7)当PaH，PbH，PcH导通，或PaL，PbL，PcL导通时，对应的是a相，b相，c相的三个上桥臂导通或三个下桥臂导通，是没有整流输出的，即输出的是零电压。
图3为本发明实施例分布式电容电压控制图，如图3所示，
可选的，还包括若干个电压平衡模块301；
所述第一桥臂101、所述第二桥臂102、所述第三桥臂103上的每一个整流模块分别与一个电压平衡模块301相连；不同的所述整流模块所连接的所述电压平衡模块301是不同的。
可选的，还包括：
所述电压平衡模块301通过光纤与光纤接口302相连。
可选的，还包括：脉冲发生模块303、平均电压模块304；
所述脉冲发生模块303和所述平均电压模块304与所述光纤接口302相连。
可选的，具体包括：
所述第一桥臂101内的整流模块个数为100；
所述第二桥臂102内的整流模块个数为100；
所述第三桥臂103内的整流模块个数为100。
采用本发明的整流电路，利用分布式电容电控控制方式，在每个整流单元上并联的电容，使得各个桥臂便由若干个电容并联在相应的整流单元中，从而构成分布式控制。不仅可以用在岸电中压直流整流系统中，而且可以用在船舶中压直流电力系统中，因为船舶直流电网同样需要把船舶发电机发出的交流电整流成直流电送到中压环形直流电网。
本发明能够为中压直流电网提供稳定的直流电压的具体体现在以下方面：
第一：从图1中可以看出，本发明是一个三相(a相，b相，c相)整流变换器，每一相由上桥臂和下桥臂构成，n个MMC单元串联构成上桥臂，下桥臂也由若干个MMC单元串联构成，上下桥臂在一起构成每相的整个桥臂。每一个MMC单元均并联一个电容器，每个桥臂由2n个电容构成分布式电容器，这些电容在电网电压波动时，通过吸收电网多余的能量或者电容储存的能量弥补电网能量的不足，从而实现电网能量的平衡，进而实现整流电压的稳定，从而为中压直流电网提供稳定的直流电压。
第二：电网是三相交流电，中压直流电网母线需要的是直流电压，通过MMC变换器把三相交流电整流成直流电，从图1中可以看出，在每一相桥臂上，上桥臂和下桥臂之间还串有平波电抗器，该平波电抗器能够减小直流线路中电压和电流的谐波分量，从而实现直流输出电压稳定。如图2所示，这种MMC单元拓扑结构最大的优势在于可输出两电平，可以节约IGBT的使用，所需的子模块数也会相应减少，换流阀的体积也会相应减小，但损耗会相应地增加。因此，三相中压MMC整流器所使用的MMC单元减少，器件的稳定性提高，从而也保证了这个直流母线上电压的稳定性。
第三：三相桥式MMC整流器拓扑结构，可以实现直流母线电压的稳定，同时还可以实现电网能量的优化。这是从拓扑结构上实现直流母线电压的稳定，为了保证直流电压的稳定，还需要从控制器设计上采取相应措施。如图3所示，通过该控制方式保证不同MMC单元电压均衡，从而保证直流母线电压的稳定。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种用于船舶岸电系统的整流电路，其特征在于，包括：第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂；
所述第一桥臂和所述第二桥臂并联；所述第二桥臂和所述第三桥臂并联；所述第一桥臂和所述第三桥臂并联；
所述第一桥臂包括若干个整流模块；两个平波电抗器串联在所述第一桥臂的中间位置；
所述整流模块包括整流单元和电容，所述整流单元和电容为并联结构，所述整流模块正极、负极依次相连；所述第一桥臂内的所述整流模块的个数为偶数个；
所述第二桥臂包括若干个所述整流模块；两个平波电抗器串联在所述第二桥臂的中间位置；所述第二桥臂内的所述整流模块的个数为偶数个；
所述第三桥臂包括若干个所述整流模块；两个平波电抗器串联在所述第三桥臂的中间位置；所述第三桥臂内的所述整流模块的个数为偶数个；
所述第一桥臂、所述第二桥臂和所述第三桥臂内的所述整流模块个数相等；
所述整流单元包括第一三极管、第二三极管、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容和全桥整流子单元；
所述第一三极管的发射极分别与所述第一二极管的正极、所述第二三极管的集电极、所述全桥整流子单元的一端相连；所述第一三极管的集电极与所述第一二极管的负极、第一电容的一端相连；所述第一三极管、所述第二三极管的基极由控制电路产生的PWM脉冲控制。
所述第二三极管的发射极分别与所述第二二极管的正极、所述第二电容的一端相连；所述第二三极管的集电极与所述第二二极管的负极相连；
所述全桥整流子单元的另一端分别与所述第一电容的另一端、第二电容的另一端相连。
2.根据权利要求1所述的整流电路，其特征在于，所述全桥整流子单元包括：第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第三三极管；
所述第三三极管的集电极分别与所述第三二极管的负极、所述第四二极管的负极相连；
所述第三三极管的发射极分别与所述第五二极管的正极、所述第六二极管的正极相连；
所述第三二极管的正极与所述第五二极管的负极相连；
所述第四二极管的正极与所述第六二极管的负极相连。
3.根据权利要求1所述的整流电路，其特征在于，还包括：三相交流电源；
所述三相交流电源中的a相连接在所述第一桥臂内的两个平波电抗器的中点位置；
所述三相交流电源中的b相连接在所述第二桥臂内的两个平波电抗器的中点位置；
所述三相交流电源中的c相连接在所述第三桥臂内的两个平波电抗器的中点位置。
4.根据权利要求1所述的整流电路，其特征在于，还包括若干个电压平衡模块；
所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂上的每一个整流模块分别与一个电压平衡模块相连；不同的所述整流模块所连接的所述电压平衡模块是不同的。
5.根据权利要求4所述的整流电路，其特征在于，还包括：
所述电压平衡模块通过光纤与光纤接口相连。
6.根据权利要求5所述的整流电路，其特征在于，还包括：脉冲发生模块、平均电压模块；
所述脉冲发生模块和所述平均电压模块与所述光纤接口相连。
7.根据权利要求1所述的整流电路，其特征在于，具体包括：
所述第一桥臂内的整流模块个数为100；
所述第二桥臂内的整流模块个数为100；
所述第三桥臂内的整流模块个数为100。
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