CN107134781A - 一种高压定频调压稳压电源系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压定频调压稳压电源系统，所述高压定频调压稳压电源系统包括控制系统、高压输入开关、切分变压器、功率单元组、滤波器、高压输出开关、隔离变压器，所述高压输入开关、切分变压器器、功率单元组、滤波器、高压输出开关、隔壁变压器分别与控制系统相连接，所述高压输入开关与切分变压器连接，所述切分变压器与功率单元组连接，所述功率单元组与滤波器连接，所述滤波器与高压输出开关连接，所述高压输出开关与隔离变压器连接，所述功率单元组中的各个功率单元以星形方式相互串联，上述结构的高压定频调压稳压电源系统，结构简单、适用性强、可靠稳定、调压高效及时。

Description

一种高压定频调压稳压电源系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种高压定频调压稳压电源系统。

背景技术

随着我国经济的快速发展，船舶运输成为了我过对外的主要运输方式之一，船舶用电负荷也越来越大，靠港后辅机所排放于大气污染物也对也越来越多，大气污染治理不容忽视。交通部和环保部相继推出了公路水路交通运输节能减排“十二五”规划和“十三五”主要污染物减排方案起草文件，并出台了相关岸电电源技术文件和建设技术规范等，但大多数岸电电源生产厂都采用高压变频器的模式，导致岸电电源上船后电压、频率不稳定，谐波污染大，难以治理。加上船舶用电负荷不断增长及船载用电设备负载性质不一（感性、容性等），多数船载用电设备都是采用直起方式直接启动，对岸电电源冲击性和非线性负荷容量的不断增长，冲击大，使得岸电电源的输出电质发生波形畸变、电压波动与闪变和三相不平衡、逆功等电能质量问题，为保证靠港船舶使用岸电供电设备设施的质量、供电安全性。现有岸电电源只有依靠船载并网设备通过通信的方式才能完成调压，如脱离船载并网设备后不能自动调压，突加突卸、船载用电量过多时、导致输出电压不稳定、偏低，对船载用电设备造成危害。高压定频调压稳压电源系统是一种专门为船舶供电而设计的优质化电源，本体输出电压进行双闭环电压跟踪，自动调压稳压，频率稳定，输出与船舶同频、同相、同期的电源。

发明内容

鉴于目前船用电源存在的上述不足，本发明提供一种高压定频调压稳压电源系统，结构简单、适用性强、可靠稳定、调压高效及时。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种高压定频调压稳压电源系统，所述高压定频调压稳压电源系统包括控制系统、高压输入开关、切分变压器、功率单元组、滤波器、高压输出开关、隔离变压器，所述高压输入开关、切分变压器器、功率单元组、滤波器、高压输出开关、隔壁变压器分别与控制系统相连接，所述高压输入开关与切分变压器连接，所述切分变压器与功率单元组连接，所述功率单元组与滤波器连接，所述滤波器与高压输出开关连接，所述高压输出开关与隔离变压器连接，所述功率单元组中的各个功率单元以星形方式相互串联 。

依照本发明的一个方面，所述控制系统包括主控系统、三相PWM控制器、可编程控制器、可编程液晶触摸屏、以太网可编程通信接口，通信协议转换器、可编程模拟量运算控制器、电压变送器、电流变送器、光电转换器，所述三相PWM控制器与功率单元组连接，所述高压输入开关、切分变压器、功率单元组、滤波器、高压输出开关、隔离变压器分别与可编程控制器相连接，所述可编程控制器与可编程液晶触摸屏连接，所述以太网可编程通信接口，通信协议转换器分别与可编程控制器相连接，所述电压变送器、电流变送器分别与可编程模拟量运算控制器相连接，所述可编程控制器与可编程模拟量运算控制器连接，所述可编程液晶触摸屏、主控系统分别与光电转换器相连接。

依照本发明的一个方面，所述控制系统还包括开关量输出接口、开关量输入接口、开关量扩展接口，所述开关量输出接口、开关量输入接口、开关量扩展接口分别与可编程控制器相连接。

依照本发明的一个方面，所述控制系统还包括模拟量扩展接口，所述模拟量扩展接口与可编程模拟量运算控制器连接。

依照本发明的一个方面，所述切分变压器设有避雷器在线检测器，所述避雷器在线检测器与可编程模拟量运算控制器连接。

依照本发明的一个方面，所述滤波器为LC无涯滤波器，所述LC无涯滤波器设有高压并联电容器监测系统，所述高压并联电容器监测系统与可编程模拟量运算控制器连接。依照本发明的一个方面，所述功率单元组设有热管散热器，所述功率单元组与热管散热器固定连接。

依照本发明的一个方面，所述主控系统包括DSP 数字信号处理器、ARM处理器、CPLD复杂可编程逻辑器，所述DSP 数字信号处理器、ARM处理器与CPLD复杂可编程逻辑器相互连接。

本发明实施的优点：通过将高压电源通过高压电缆接进高压定频调压稳压电源系统的高压输入开关，高压输入开关接出至切分变压器，经切分变压器降压、移相后给功率单元供电，为功率单元供电的各个副边绕组是相互独立、相互隔离的，每个功率单元均为三电平输出，所有功率单元分成三部分，每部分成一相，每一相邻功率单元的输出端首尾相串，最后形成星形连接方式，实现定频调压稳压的高压直接输出，功率单元形成高压后输出至LC无源滤波器通过对波形的整形处理，输出电压为低谐波的符合船舶用电标准的正弦波，经LC无源滤波器整形、滤波后输出至隔离变压器，保证船、岸安全隔离，上述结构的高压定频调压稳压电源系统，结构简单、适用性强、可靠稳定、调压高效及时。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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为本发明所述的一种高压定频调压稳压电源系统的结构示意图；

图2为本发明所述的一种高压定频调压稳压电源系统的控制系统的结构示意图；

图3为本发明所述的一种高压定频调压稳压电源系统的简略示意图。

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。

如图1、图2和图3所示，一种高压定频调压稳压电源系统，所述高压定频调压稳压电源系统包括控制系统、高压输入开关、切分变压器、功率单元组、滤波器、高压输出开关、隔离变压器，所述高压输入开关、切分变压器器、功率单元组、滤波器、高压输出开关、隔壁变压器分别与控制系统相连接，所述高压输入开关与切分变压器连接，所述切分变压器与功率单元组连接，所述功率单元组与滤波器连接，所述滤波器与高压输出开关连接，所述高压输出开关与隔离变压器连接，所述功率单元组中的各个功率单元以星形方式相互串联。

将高压电源通过高压电缆接进高压定频调压稳压电源系统的高压输入开关，高压输入开关接出至切分变压器，经切分变压器降压、移相后给功率单元供电，为功率单元供电的各个副边绕组是相互独立、相互隔离的，每个功率单元均为三电平输出，所有功率单元分成三部分，每部分成一相，每一相邻功率单元的输出端首尾相串，最后形成星形连接方式，实现定频调压稳压的高压直接输出，功率单元形成高压后输出至LC无源滤波器通过对波形的整形处理，输出电压为低谐波的符合船舶用电标准的正弦波，经LC无源滤波器整形、滤波后输出至隔离变压器，保证船上电源、岸上电源安全隔离。

采用输入、输出高压开关，通过对高压开关上的继电保护装置进行整定，进而对输入变压器、功率单元组，输出过压、过流、逆功、三相不平衡等进行双重保护。

在本实施例中，控制系统包括主控系统、三相PWM控制器、可编程控制器、可编程液晶触摸屏、以太网可编程通信接口，通信协议转换器、可编程模拟量运算控制器、电压变送器、电流变送器、光电转换器，所述三相PWM控制器与功率单元组连接，所述高压输入开关、切分变压器、功率单元组、滤波器、高压输出开关、隔离变压器分别与可编程控制器相连接，所述可编程控制器与可编程液晶触摸屏连接，所述以太网可编程通信接口，通信协议转换器分别与可编程控制器相连接，所述电压变送器、电流变送器分别与可编程模拟量运算控制器相连接，所述可编程控制器与可编程模拟量运算控制器连接，所述可编程液晶触摸屏、主控系统分别与光电转换器相连接。

采用可编程控制器PLC进行逻辑运算控制，PLC功能强大、结构小，通过中间继电器中转就能完成对高压输入开关，高压输出开关，切分变压器，功率单元组，滤波器，隔离变压器，船岸安全回路进行检测及保护，对高压船动力电缆进行在线检测及保护，高压码头箱在线状态及柜门联锁保护，船岸紧急停车跳闸及监测等，达到五防要求。

采用可编程液晶触摸屏，中英文操作、监控画面一键切换、手动/自动一键切换、参数修改、运行数据保存、故障、报警查询，实时在线监测。

采用基于以太网的可编程通信接口、通过通信协议转换器将RS485协议转换成TCP/IP协议，可以采用RS485、TCP/IP等通信协议与上位机或码头中心变DCS通讯等设备均可远程通信并可作为监控部分。

采用光电转换器，通过多模光缆或单模光缆和基于以太网的可编程通信接接口连接因特网并与船载并网设备进行专道通信，解决了RS485、TCP/IP传输距离近、外界干扰等问题，从而保证了船岸通信数据的实时性，为船舶用电又提供了一份安全保障。

采用可编程模拟量运算控制器进行PLC内置PID数据计算及控制，运算控制更加准确方便，可编程液晶屏对其采集的数据进行数字化后进行显示，操作控制更为人性化。

采用电压变送器、电流变送器输出一个4-20mA的电压、电流信号，通过可编程模拟量运算控制器采集运算，实现PLC内置PID的电压、电流的闭环控制，既能满足高压定频调压稳压电源系统在低频时电压、电流互感器不能正常工作的缺陷，又能防止高压定频调压稳压电源系统出现谐波含量较大时烧毁电压、电流互感器。

在本实施例中，控制系统还包括开关量输出接口、开关量输入接口、开关量扩展接口，所述开关量输出接口、开关量输入接口、开关量扩展接口分别与可编程控制器相连接。

在本实施例中，控制系统还包括模拟量扩展接口，所述模拟量扩展接口与可编程模拟量运算控制器连接。

在本实施例中，切分变压器设有避雷器在线检测器，所述避雷器在线检测器与可编程模拟量运算控制器连接。

采用避雷器在线检测器带电或停电检测，从而及时发现设备内部绝缘受潮及阀片老化等危险缺陷，保证了切分变压器的正常运行。

在本实施例中，滤波器为LC无涯滤波器，所述LC无涯滤波器设有高压并联电容器监测系统，所述高压并联电容器监测系统与可编程模拟量运算控制器连接。

采用高压并联电容监测系统，通过判断高压并联电容端的电压参数，能够提前预知及在线检测高压并联电容的好坏，防止高压定频稳压调压电源系统出现现场误报警。

在本实施例中，功率单元组设有热管散热器，所述功率单元组与热管散热器固定连接。

采用航天热管散热器技术，比普通铝型材散热效果更加，最大程度的将功率单元内部热量传递出去，减少了因功率单元过温报警而导致整个系统跳闸的概率。

在本实施例中，主控系统包括DSP 数字信号处理器、ARM处理器、CPLD复杂可编程逻辑器，所述DSP 数字信号处理器、ARM处理器与CPLD复杂可编程逻辑器相互连接。

本发明实施的优点：通过将高压电源通过高压电缆接进高压定频调压稳压电源系统的高压输入开关，高压输入开关接出至切分变压器，经切分变压器降压、移相后给功率单元供电，为功率单元供电的各个副边绕组是相互独立、相互隔离的，每个功率单元均为三电平输出，所有功率单元分成三部分，每部分成一相，每一相邻功率单元的输出端首尾相串，最后形成星形连接方式，实现定频调压稳压的高压直接输出，功率单元形成高压后输出至LC无源滤波器通过对波形的整形处理，输出电压为低谐波的符合船舶用电标准的正弦波，经LC无源滤波器整形、滤波后输出至隔离变压器，保证船、岸安全隔离，上述结构的高压定频调压稳压电源系统，结构简单、适用性强、可靠稳定、调压高效及时。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域技术的技术人员在本发明公开的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种高压定频调压稳压电源系统，其特征在于，所述高压定频调压稳压电源系统包括控制系统、高压输入开关、切分变压器、功率单元组、滤波器、高压输出开关、隔离变压器，所述高压输入开关、切分变压器器、功率单元组、滤波器、高压输出开关、隔壁变压器分别与控制系统相连接，所述高压输入开关与切分变压器连接，所述切分变压器与功率单元组连接，所述功率单元组与滤波器连接，所述滤波器与高压输出开关连接，所述高压输出开关与隔离变压器连接，所述功率单元组中的各个功率单元以星形方式相互串联 。

2.根据权利要求1所述的高压定频调压稳压电源系统，其特征在于，所述控制系统包括主控系统、三相PWM控制器、可编程控制器、可编程液晶触摸屏、以太网可编程通信接口，通信协议转换器、可编程模拟量运算控制器、电压变送器、电流变送器、光电转换器，所述三相PWM控制器与功率单元组连接，所述高压输入开关、切分变压器、功率单元组、滤波器、高压输出开关、隔离变压器分别与可编程控制器相连接，所述可编程控制器与可编程液晶触摸屏连接，所述以太网可编程通信接口，通信协议转换器分别与可编程控制器相连接，所述电压变送器、电流变送器分别与可编程模拟量运算控制器相连接，所述可编程控制器与可编程模拟量运算控制器连接，所述可编程液晶触摸屏、主控系统分别与光电转换器相连接。

3.根据权利要求2所述的高压定频调压稳压电源系统，其特征在于，所述控制系统还包括开关量输出接口、开关量输入接口、开关量扩展接口，所述开关量输出接口、开关量输入接口、开关量扩展接口分别与可编程控制器相连接。

4.根据权利要求3所述的高压定频调压稳压电源系统，其特征在于，所述控制系统还包括模拟量扩展接口，所述模拟量扩展接口与可编程模拟量运算控制器连接。

5.根据权利要求4所述的高压定频调压稳压电源系统，其特征在于，所述切分变压器设有避雷器在线检测器，所述避雷器在线检测器与可编程模拟量运算控制器连接。

6.根据权利要求5所述的高压定频调压稳压电源系统，其特征在于，所述滤波器为LC无涯滤波器，所述LC无涯滤波器设有高压并联电容器监测系统，所述高压并联电容器监测系统与可编程模拟量运算控制器连接。

7.根据权利要求6所述的高压定频调压稳压电源系统，其特征在于，所述功率单元组设有热管散热器，所述功率单元组与热管散热器固定连接。

8.根据权利要求7所述的高压定频调压稳压电源系统，其特征在于，所述主控系统包括DSP 数字信号处理器、ARM处理器、CPLD复杂可编程逻辑器，所述DSP 数字信号处理器、ARM处理器与CPLD复杂可编程逻辑器相互连接。