CN108490372A - 高压岸电电源满载测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高压岸电电源满载测试系统，包括：高压电网、被测岸电电源、输入接触器、输入滤波器、高压岸电电源满载测试设备、输出滤波器和并网接触器；本发明应用于高压岸电电源或者高压大功率变频的负载调节装置，它可以将循环变频器输出的能量反馈至被测岸基电源的输入端(电网系统)，形成功率循环。代替了传统的产生高热量的电阻性负载，完成大功率岸电电源的满负载试验，节省了电能。

Description

高压岸电电源满载测试系统

技术领域

本发明涉及供电电源技术领域，具体涉及高压岸电电源满载测试系统。

背景技术

岸电电源，即岸用变频电源，又称为电子静止式岸电电源。它是专门针对船上、岸边码头等高温、高湿、高腐蚀性、大负荷冲击等恶劣使用环境而特别设计制造的大功率变频电源设备。所有PCB电路板采用涂层固化处理；正弦滤波器、输出变压器采用整体真空浸渍绝缘漆和喷涂高温防护漆处理，具有较高的绝缘级别和防护能力；完全符合中国船级社CCS的船用产品认证标准。广泛应用于船上、船舶制造及修理厂、远洋钻井平台、岸边码头等需要由50Hz工业用电变为60Hz高质量稳频稳压电源，对船舶用电设备进行供电的场合。

目前国内外在大功率岸电电源满载测试时主要采取的方式有两种，一种是采取电抗、电机等感性负载作为负载来进行。其缺点是消耗大量的无功功率，而有功功率消耗较小，不能完全反映电源的性能。另一种是采用大功率电阻类负载进行测试，这类负载体积大且发热量巨大，需要额外的散热设施和场地，且需要消耗大量电能，费用较高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种高压岸电电源满载测试系统，解决了能在较小的供电容量条件下消耗较少的电能，对6kV或10kV电压等级大功率的岸电电源进行出厂满载试验的问题；利用馈能式电子负载，将循环变频器输出的能量反馈至被测岸基电源的输入端(电网系统)，形成功率循环；代替了传统的产生高热量的电阻性负载，完成大功率岸电电源的满负载试验，节省了电能。

高压岸电电源满载测试系统，包括：高压电网、被测岸电电源、输入接触器、输入滤波器、高压岸电电源满载测试设备、输出滤波器和并网接触器；

所述高压岸电电源满载测试设备包括高压单元级联型装置；所述高压单元级联型装置包括一个移相变压器和多个变频功率单元，所述移相变压器和所述变频功率单元电性连接，所述多个变频功率单元交-直-交方式串联连接；

所述被测岸电电源、所述输入接触器、所述输入滤波器、所述高压岸电电源满载测试设备、所述输出滤波器、所述并网接触器依次电性连接；

所述被测岸电电源和所述高压电网的公共连接端与所述并网接触器电性连接；

进一步的，所述高压单元级联型装置由36个变频功率单元组成，每12个变频功率单元串联成一相，三相星形连接；

进一步的，所述高压单元级联型装置采用三相锁相环电路；

进一步的，所述三相锁相环电路包括：电网电压采样点、输出电压及电流采样点及输入电压采样点；

进一步的，所述高压岸电电源满载测试设备为馈能式电子负载；

进一步的，所述系统的输入电压及频率为6.6kV/60Hz；

进一步的，所述系统的输出电压和频率为10KV/50HZ。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明应用于高压岸电电源或者高压大功率变频的负载调节系统。它可以将循环变频器输出的能量反馈至被测岸基电源的输入端(电网系统)，形成功率循环。代替了传统的产生高热量的电阻性负载，完成大功率岸电电源的满负载试验，节省了电能。

附图说明

图1是本发明的高压岸电电源满载测试系统的工作原理框图。

图2是本发明中的高压单元级联型装置的结构示意图。

图3是本发明中的三相锁相环的原理框图。

图4是本发明中的能量回馈循环控制框图。

其中，1-被测岸电电源，2-输入接触器，3-输入滤波器，4-高压岸电电源满载测试设备，5-输出滤波器，6-并网接触器，A-电网电压采样点，B-输出电压及电流采样点，C-输入电压采样点。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并非排除其他元件或其他组成部分。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。

本发明实施例提供的高压岸电电源满载测试系统，将输入6.6kV/60Hz的岸电电源的输出电压及频率变为输出10kV/50Hz的电网电压频率，实现了系统频率和电压的变换。

如图1-4所示,高压岸电电源满载测试系统，包括：高压电网、被测岸电电源1、输入接触器2、输入滤波器3、高压岸电电源满载测试设备4、输出滤波器5和并网接触器6；

所述高压岸电电源满载测试设备4包括高压单元级联型装置；所述高压单元级联型装置包括一个移相变压器和多个变频功率单元，所述移相变压器和所述变频功率单元电性连接，所述多个变频功率单元交-直-交方式串联连接；

所述被测岸电电源1、所述输入接触器2、所述输入滤波器3、所述高压岸电电源满载测试设备4、所述输出滤波器5、所述并网接触器6依次电性连接；

所述被测岸电电源1和所述高压电网的公共连接端与所述并网接触器6电性连接；

优选的，所述高压单元级联型装置由36个变频功率单元组成，每12个变频功率单元串联成一相，三相星形连接，将6.6Kv/60Hz的输入电压变为10Kv/50Hz正弦波输出电压，达到电压等级与电网相同的目的；

进一步，所述高压岸电电源满载测试系统应用高压单元级联型装置实现输入输出频率和电压的变换，将输入高压交流电经过一个移相变压器变换成为一系列的低压电，再经过多个交-直-交方式的变频功率单元串联，并经过叠加，可在变频功率单元的逆变侧获得高压交流电输出。本系统的输出最大为12kV，由36个功率单元组成，每12个功率单元串联成一相，形成三相星形联结,将6.6Kv/60Hz的输入电压变为10Kv/50Hz正弦波输出电压，达到电压等级与电网相同的目的；

优选的，所述高压单元级联型装置采用三相锁相环电路；

优选的，所述三相锁相环电路包括：电网电压采样点、输出电压及电流采样点及输入电压采样点；

进一步，所述高压单元级联型装置采用三相锁相环技术获得电网角度和频率，从电网电压采样点A点采样得到三相电网电压值后，首先对三相电网电压进行坐标变换，将三相静止ABC坐标系的电压转换至两相旋转dq坐标系，得到ud和uq之后，将uq输入PI控制器，使uq趋于零，实现锁相；

输出相位补偿，在获得准确的电网频率和相位后，设备开始输出与电网频率相同，幅值略高于电网的三相电压，此时并网接触器并不吸合，所以是开环状态输出。由于电网电压采样点及信号调理过程中有滤波环节，且系统输出过程中有延迟，因此输出电压的相位必须经过补偿，才能最终与电网电压完全同相位。补偿的方法是同时对电网电压和输出电压进行锁相，计算出两者的角度差，根据相序的不同，输出角度加上或者减去该角度差，直到输出电压相位与电网电压相位之间的差值保持在合理的范围内。此时，完成开环输出状态的调整控制，可以闭合并网接触器；

单位功率因数能量回馈循环控制，将三相电压和电流通过坐标变换由三相静止(a,b,c)坐标系变换到两相静止(α,β)垂直坐标系，再由两相静止(α，β)垂直坐标系变换到两相同步旋转(d,q)坐标系，将同步旋转坐标系的d轴按电网电压矢量定向，当电流矢量和电压矢量同相时，电流矢量在q轴的分解量为0。因此控制三相电流合成矢量的q轴分量为0，就能实现网侧的单位功率因数运行，而控制电流d轴分量的大小，就能实现对并网回馈功率大小的控制；

采样三相电网电压ea，eb，ec进行锁相，获得电压相位。同时采样三相并网电流，通过CLARK和PARK坐标变换得到d轴电流和q轴电流，与给定的并网电流基准id*，iq*做PI调节，PI输出的结果经过与ed，eq进行前馈控制后，由反Park变换得到Vα，Vβ，通过SVPWM运算得到占空比信号驱动开关，控制实现单位功率因数并网运行；

优选的，所述高压岸电电源满载测试设备为馈能式电子负载；它可以将循环变频器输出的能量反馈至被测岸基电源的输入端(电网系统)，形成功率循环；

优选的，所述系统的输入电压及频率为6.6kV/60Hz；

优选的，所述系统的输出电压和频率为10KV/50HZ。

本发明的工作原理如下：首先，闭合输入接触器，将设备接入被测岸电电源的输出端，本设备将输入6.6kV/60Hz(被测岸电电源的输出电压及频率)变为输出10kV/50Hz(电网电压频率)，实现了系统频率和电压的变换。

其次，将系统的输出调整为与电网完全同步的状态，再进行并网操作。先利用三相电网锁相技术，锁定电网电压的频率和角度，然后控制测试系统的输出电压，使之与电网电压完全同频同相，在系统输出电压与电网电压同步且幅值略高于电网的情况下，闭合并网接触器，设备接入电网。

最后，以三相电网合成电压的矢量为基准，通过调节测试系统输出电压合成矢量的幅值和相对于电网合成电压矢量的相位，从而调节输出的有功功率和无功功率。根据系统的需要，可连续平滑的控制系统的输出，部分或全部回馈给电网(系统的输入电源)，实现能量的自循环。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

本发明应用于高压岸电电源或者高压大功率变频的负载调节系统。它可以将循环变频器输出的能量反馈至被测岸基电源的输入端(电网系统)，形成功率循环。代替了传统的产生高热量的电阻性负载，完成大功率岸电电源的满负载试验，节省了电能。

上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本发明的优选实施例进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本发明的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.高压岸电电源满载测试系统，包括：高压电网、被测岸电电源、输入接触器、输入滤波器、高压岸电电源满载测试设备、输出滤波器和并网接触器；

所述高压岸电电源满载测试设备包括高压单元级联型装置；所述高压单元级联型装置包括一个移相变压器和多个变频功率单元，所述移相变压器和所述变频功率单元电性连接，所述多个变频功率单元交-直-交方式串联连接；

所述被测岸电电源、所述输入接触器、所述输入滤波器、所述高压岸电电源满载测试设备、所述输出滤波器、所述并网接触器依次电性连接；

所述被测岸电电源和所述高压电网的公共连接端与所述并网接触器电性连接。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高压单元级联型装置由36个变频功率单元组成，每12个变频功率单元串联成一相，三相星形连接。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述高压单元级联型装置采用三相锁相环电路。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述三相锁相环电路包括：电网电压采样点、输出电压及电流采样点及输入电压采样点。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述高压岸电电源满载测试设备为馈能式电子负载。

6.如权利要求1-4之一所述的系统，其特征在于，所述系统的输入电压及频率为6.6kV/60Hz。

7.如权利要求1-4之一所述的系统，其特征在于，所述系统的输出电压和频率为10KV/50HZ。