CN109449997B - 一种模块化大功率岸电电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模块化大功率岸电电源系统。所述岸电电源系统包括：输入控制及汇流模块、岸电电源模块以及输出控制及均流采样模块；输入控制及汇流模块的输入端与380V/50Hz的三相交流电相连接；输入控制及汇流模块的输出端与岸电电源模块的输入端相连接；岸电电源模块的输出端与输出控制及均流采样模块的输入端相连接；由输出控制及均流采样模块的输出端输出440V/60Hz的三相交流电；岸电电源模块包括多个结构相同的100kW岸电电源单元；输出控制及均流采样模块用于对多个100kW岸电电源单元进行均流控制，减小并联的所述100kW岸电电源单元之间的环流。采用本发明所提供的岸电电源系统可以实现故障时降容运行，提高了大功率岸电电源系统的稳定性。

Description

一种模块化大功率岸电电源系统
技术领域
本发明涉及岸电电源系统领域，特别是涉及一种模块化大功率岸电电源系统。
背景技术
岸电电源是专门针对船上、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，可以将50Hz市电变换为60Hz船用电，为船上负荷供电
但是，现有的岸电电源系统存在诸多问题：
1、由于并联功率单元器件特性的差异、负载连接线长度不同、不同机组输出内阻抗存在的差异而引起的功率和输出电流不均分，导致各并联功率单元之间产生环流，致使传统的岸电电源系统稳定性差；
2、传统的岸电电源系统在发生个别部件或单元故障时，往往需要整机停电检修，影响了负荷，尤其是重要负荷的正常运行。
3、由于传统岸电电源系统电气拓扑结构的限制，通常岸电电源的容量难以达到兆瓦级，很难满足大容量动力负荷的需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种模块化大功率岸电电源系统，以解决传统的岸电电源系统稳定性差、停电检修影响负荷运作且很难满足大容量动力负荷需求的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种模块化大功率岸电电源系统，包括：输入控制及汇流模块、岸电电源模块以及输出控制及均流采样模块；
所述输入控制及汇流模块的输入端与380V/50Hz的三相交流电相连接；所述输入控制及汇流模块的输出端与所述岸电电源模块的输入端相连接；所述岸电电源模块的输出端与所述输出控制及均流采样模块的输入端相连接；由所述输出控制及均流采样模块的输出端输出440V/60Hz的三相交流电；
所述岸电电源模块包括多个结构相同的100kW岸电电源单元；多个所述100kW岸电电源单元并联；
所述100kW岸电电源单元用于将380V/50Hz的三相交流电变换为440V/60Hz的三相交流电；所述输出控制及均流采样模块用于对多个所述100kW岸电电源单元进行均流控制，减小并联的所述100kW岸电电源单元之间的环流。
可选的，所述100kW岸电电源单元具体包括：输入滤波子单元、整流子单元、功率因数校正子单元、滤波/储能子单元、DC/AC三电平逆变器以及输出滤波及控制子单元；
所述输入滤波子单元的输入端与所述输入控制及汇流模块的输出端相连接；所述输入滤波子单元的输出端与整流子单元的输入端相连接；整流子单元的输出端与所述功率因素校正子单元的输入端相连接；所述功率因素校正子单元的输出端并联所述滤波/储能子单元中串联的电容C1以及电容C2，其中，所述串联的电容C1以及电容C2之间的中点分别与所述功率因素校正子单元的中点、所述DC/AC三电平逆变器内串联的钳位二极管Vr1以及钳位二极管Vr2之间的中点、串联的钳位二极管Vs1以及钳位二极管Vs2之间的中点、串联的钳位二极管Vt1以及钳位二极管Vt2之间的中点相连接，并与中性线N相连接；所述滤波/储能子单元的输出端与DC/AC三电平逆变器的输入端相连接；所述DC/AC三电平逆变器的输出端与所述输出滤波及控制子单元的输入端相连接；所述输出滤波及控制子单元的输出端与所述输出控制及均流采样模块的输入端相连接。
可选的，所述输入滤波子单元具体包括：熔断器F1、熔断器F2、熔断器F3、电容C3、电容C4、电容C5；
所述输入滤波子单元的输入端为电源进线R、电源进线S以及电源进线T；所述输入滤波子单元的输入端与所述输入控制及汇流模块的输出端相连接；所述电源进线R与所述熔断器F1的一端相连接，所述熔断器F1的另一端分别与所述电容C3的一端、所述整流子单元内晶闸管D1的正极以及晶闸管D4的负极相连接；
所述电源进线S与所述熔断器F2的一端相连接，所述熔断器F2的另一端分别与所述电容C4的一端、所述整流子单元内晶闸管D2的正极以及晶闸管D5的负极相连接；
所述电源进线T与所述熔断器F3的一端相连接，所述熔断器F3的另一端分别与所述电容C5的一端、所述整流子单元内晶闸管D3的正极以及晶闸管D6的负极相连接；
所述电容C3的另一端、所述电容C4的另一端以及所述电容C5的另一端均与所述中性线N相连接。
可选的，所述整流子单元具体包括：
所述晶闸管D1的正极与所述晶闸管D4的负极相连接，所述晶闸管D1的负极与所述功率因数校正子单元内的电感L1的一端相连接，所述晶闸管D4的正极与所述功率因数校正子单元内的电感L6的一端相连接；
所述晶闸管D2的正极与所述晶闸管D5的负极相连接，所述晶闸管D2的负极与所述功率因数校正子单元内的电感L2的一端相连接，所述晶闸管D5的正极与所述功率因数校正子单元内的电感L5的一端相连接；
所述晶闸管D3的正极与所述晶闸管D6的负极相连接，所述晶闸管D3的负极与所述功率因数校正子单元内的电感L3的一端相连接，所述晶闸管D6的正极与所述功率因数校正子单元内的电感L4的一端相连接。
可选的，所述功率因数校正子单元具体包括：电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5、电感L6、场效应晶体管Q1、场效应晶体管Q2、场效应晶体管Q3、场效应晶体管Q4、场效应晶体管Q5、场效应晶体管Q6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、电容C6以及电容C7；
所述电感L1的另一端分别与所述场效应晶体管Q3的漏极以及二极管D7的正极相连接，所述场效应晶体管Q3的源极与所述场效应晶体管Q6的漏极相连接，所述场效应晶体管Q6的源极分别与所述电感L6的另一端以及所述二极管D12的负极相连接；
所述电感L2的另一端分别与所述场效应晶体管Q2的漏极以及二极管D8的正极相连接，所述场效应晶体管Q2的源极与所述场效应晶体管Q5的漏极相连接，所述场效应晶体管Q5的源极分别与所述电感L5的另一端以及所述二极管D11的负极相连接；
所述电感L3的另一端分别与所述场效应晶体管Q1的漏极以及二极管D9的正极相连接，所述场效应晶体管Q1的源极与所述场效应晶体管Q4的漏极相连接，所述场效应晶体管Q4的源极分别与所述电感L4的另一端以及所述二极管D10的负极相连接；
所述二极管D7的负极、所述二极管D8的负极以及二极管D9的负极均与所述电容C6的一端相连接，所述电容C6的另一端与串联的所述场效应晶体管Q1以及所述场效应晶体管Q4之间的中点、串联的所述场效应晶体管Q2以及所述场效应晶体管Q5之间的中点、串联的所述场效应晶体管Q3以及所述场效应晶体管Q6之间的中点以及所述电容C7的一端相连接；所述电容C7的另一端与所述二极管D10的正极、所述二极管D11的正极以及二极管D12的正极相连接；且所述串联的所述场效应晶体管Q1以及所述场效应晶体管Q4之间的中点、串联的所述场效应晶体管Q2以及所述场效应晶体管Q5之间的中点、串联的所述场效应晶体管Q3以及所述场效应晶体管Q6之间的中点、串联的所述电容C6以及所述电容C7之间的中点均与所述中性线N相连接。
可选的，所述滤波/储能子单元具体包括：电容C1以及电容C2；
所述电容C1的一端分别与所述二极管D7的负极、所述二极管D8的负极、所述二极管D9的负极以及所述电容C6的一端相连接；所述电容C1的另一端分别与所述中性线N以及所述电容C2的一端相连接；
所述C2的另一端分别与所述二极管D10的正极、所述二极管D11的正极、所述二极管D12的正极、所述电容C7的另一端以及所述DC/AC三电平逆变器内的绝缘栅双极型晶体管Qr4的发射极相连接。
可选的，所述DC/AC三电平逆变器具体包括：并联的三个逆变桥；所述逆变桥包括第一逆变桥、第二逆变桥以及第三逆变桥；
所述第一逆变桥包括绝缘栅双极型晶体管Qr1、绝缘栅双极型晶体管Qr2、绝缘栅双极型晶体管Qr3、绝缘栅双极型晶体管Qr4、钳位二极管Vr1以及钳位二极管Vr2；所述绝缘栅双极型晶体管Qr1的集电极分别与所述滤波/储能子单元内的电容C1的一端、所述第二逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qs1的集电极、所述第三逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qt1的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qr1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qr2的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qr2的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qr3的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qr3的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qr4的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qr4的发射极分别与所述滤波/储能子单元内的电容C2的一端、所述第二逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qs4的发射极、所述第三逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qt4的发射极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qr1与所述绝缘栅双极型晶体管Qr2之间的中点与所述钳位二极管Vr1的负极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qr2与所述绝缘栅双极型晶体管Qr3之间的中点与电源出线R’的一端相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qr3与所述绝缘栅双极型晶体管Qr4之间的中点与所述钳位二极管Vr2的正极相连接；所述钳位二极管Vr1的正极与所述钳位二极管Vr2的负极相连接；
所述第二逆变桥包括绝缘栅双极型晶体管Qs1、绝缘栅双极型晶体管Qs2、绝缘栅双极型晶体管Qs3、绝缘栅双极型晶体管Qs4、钳位二极管Vs1以及钳位二极管Vs2；所述绝缘栅双极型晶体管Qs1的集电极分别与所述滤波/储能子单元内的电容C1的一端、所述第一逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qr1的集电极、所述第三逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qt1的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qs1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qs2的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qs2的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qs3的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qs3的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qs4的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qs4的发射极分别与所述滤波/储能子单元内的电容C2的一端、所述第一逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qr4的发射极、所述第三逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qt4的发射极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qs1与所述绝缘栅双极型晶体管Qs2之间的中点与所述钳位二极管Vs1的负极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qs2与所述绝缘栅双极型晶体管Qs3之间的中点与电源出线S’的一端相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qs3与所述绝缘栅双极型晶体管Qs4之间的中点与所述钳位二极管Vs2的正极相连接；所述钳位二极管Vs1的正极与所述钳位二极管Vs2的负极相连接；所述钳位二极管Vs1以及所述钳位二极管Vs2之间的中点与所述中性线N相连接；
所述第三逆变桥包括绝缘栅双极型晶体管Qt1、绝缘栅双极型晶体管Qt2、绝缘栅双极型晶体管Qt3、绝缘栅双极型晶体管Qt4、钳位二极管Vt1以及钳位二极管Vt2；所述绝缘栅双极型晶体管Qt1的集电极分别与所述滤波/储能子单元内的C1的一端、所述第一逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qr1的集电极、所述第二逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qs1的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qt1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qt2的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qt2的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qt3的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qt3的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qt4的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qt4的发射极分别与所述滤波/储能子单元内的C2的一端、所述第一逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qr4的发射极、所述第二逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qs4的发射极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qt1与所述绝缘栅双极型晶体管Qt2之间的中点与所述钳位二极管Vt1的负极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qt2与所述绝缘栅双极型晶体管Qt3之间的中点与电源出线T’的一端相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qt3与所述绝缘栅双极型晶体管Qt4之间的中点与所述钳位二极管Vt2的正极相连接；所述钳位二极管Vt1的正极与所述钳位二极管Vt2的负极相连接；所述钳位二极管Vt1以及所述钳位二极管Vt2之间的中点与所述中性线N相连接。
可选的，所述DC/AC三电平逆变器采用三电平PWM控制，通过统一发送控制信号，使得输出电压同步。
可选的，所述输出滤波及控制子单元具体包括：电感L7、电感L8、电感L9、电容C8、电容C9、电容C10；
所述电感L7的一端与所述电源出线T’的另一端相连接，所述电感L7的另一端与所述电容C10的一端相连接；所述电感L8的一端与所述电源出线S’的另一端相连接，所述电感L8的另一端与所述电容C9的一端相连接；所述电感L9的一端与所述电源出线R’的另一端相连接，所述电感L9的另一端与所述电容C8的一端相连接；
所述电容C8的另一端分别与所述电容C9的另一端、所述电容C10的另一端、所述电容C3的另一端、所述电容C4的另一端、所述电容C5的另一端以及所述中性线N相连接。
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：本发明提供了一种模块化大功率岸电电源系统，从电路拓扑方面，通过设置多个结构相同的100kW岸电电源单元，并保证各个小功率模块参数选择、器件选择一致，从而尽可能减少由于器件、内阻等问题造成的并联支路不平衡的问题，同时，采用输出控制及均流采样模块对多个所述100kW岸电电源单元进行均流控制，进而抑制环流。
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为本发明所提供的模块化大功率岸电电源系统结构图；
图2为本发明所提供的100kW岸电电源单元结构图。
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模块化大功率岸电电源系统，能够提高岸电电源系统稳定性。
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为本发明所提供的模块化大功率岸电电源系统结构图，如图1所示，一种模块化大功率岸电电源系统，包括：输入控制及汇流模块1、岸电电源模块2以及输出控制及均流采样模块3。
所述输入控制及汇流模块1的输入端与380V/50Hz的三相交流电相连接；所述输入控制及汇流模块1的输出端与所述岸电电源模块2的输入端相连接；所述岸电电源模块2的输出端与所述输出控制及均流采样模块3的输入端相连接；由所述输出控制及均流采样模块3的输出端输出440V/60Hz的三相交流电。
所述岸电电源模块2包括多个结构相同的100kW岸电电源单元2-1；多个所述100kW岸电电源单元2-1并联。
所述100kW岸电电源单元2-1用于将380V/50Hz的三相交流电变换为440V/60Hz的三相交流电；所述输出控制及均流采样模块3用于对多个所述100kW岸电电源单元2-1的均流控制，减小并联的所述岸100kW岸电电源单元2-1之间的环流。
所述输入控制及汇流模块1完成对输入电能的控制；多个所述100kW岸电电源单元2-1并联构成岸电电源模块2，岸电电源模块2可包括多个100kW岸电电源单元2-1，每一个单元均可以单独实现将380V/50Hz的三相交流电变换为440V/60Hz的三相交流电的功能；输出滤波及均流模块完成对100kW岸电电源单元2-1的均流控制，减小各并联的100kW岸电电源单元2-1之间的环流；模块化大功率岸电电源系统中的控制信号通过高速现场总线进行通信，当某个或某几个100kW岸电电源单元2-1发生故障时，可以通过封锁控制信号退出故障的岸电电源单元，实现降容运行。
图2为本发明所提供的100kW岸电电源单元结构图，如图2所示，所述100kW岸电电源单元2-1具体包括：输入滤波子单元2-1-1、整流子单元2-1-2、功率因数校正子单元2-1-3、滤波/储能子单元2-1-4、直流/交流(Direct Current/Alternating Current，DC/AC)三电平逆变器2-1-5以及输出滤波及控制子单元2-1-6。
所述输入滤波子单元2-1-1的输入端与所述输入控制及汇流模块1的输出端相连接；所述输入滤波子单元2-1-1的输出端与整流子单元2-1-2的输入端相连接；整流子单元2-1-2的输出端与所述功率因素校正子单元2-1-3的输入端相连接；所述功率因素校正子单元2-1-3的输出端并联所述滤波/储能子单元2-1-4中串联的电容C1以及电容C2，其中，所述串联的电容C1以及电容C2之间的中点分别与所述功率因素校正子单元2-1-3的中点、所述DC/AC三电平逆变器2-1-5内串联的钳位二极管Vr1以及钳位二极管Vr2之间的中点、串联的钳位二极管Vs1以及钳位二极管Vs2之间的中点、串联的钳位二极管Vt1以及钳位二极管Vt2之间的中点相连接，并与所述中性线N相连接；所述滤波/储能子单元2-1-4的输出端与DC/AC三电平逆变器2-1-5的输入端相连接；所述DC/AC三电平逆变器2-1-5的输出端与所述输出滤波及控制子单元2-1-6的输入端相连接；所述输出滤波及控制子单元2-1-6的输出端与所述输出控制及均流采样模块3的输入端相连接。
所述输入滤波子单元2-1-1具体包括：熔断器F1、熔断器F2、熔断器F3、电容C3、电容C4、电容C5；
所述输入滤波子单元2-1-1的输入端为电源进线R、电源进线S以及电源进线T；所述输入滤波子单元2-1-1的输入端与所述输入控制及汇流模块1的输出端相连接；所述电源进线R与所述熔断器F1的一端相连接，所述熔断器F1的另一端与所述电容C3的一端、所述整流子单元2-1-2内晶闸管D1的正极以及晶闸管D4的负极相连接；所述电源进线S与所述熔断器F2的一端相连接，所述熔断器F2的另一端分别与所述电容C4的一端、所述整流子单元2-1-2内晶闸管D2的正极以及晶闸管D5的负极相连接；所述电源进线T与所述熔断器F3的一端相连接，所述熔断器F3的另一端分别与所述电容C5的一端、所述整流子单元2-1-2内晶闸管D3的正极以及晶闸管D6的负极相连接；所述电容C3的另一端、所述电容C4的另一端以及所述电容C5的另一端均与所述中性线N相连接。
所述整流子单元2-1-2具体包括：所述晶闸管D1的正极与所述晶闸管D4的负极相连接，所述晶闸管D1的负极与所述功率因数校正子单元2-1-3内的电感L1的一端相连接，所述晶闸管D4的正极与所述功率因数校正子单元2-1-3内的电感L6的一端相连接；所述晶闸管D2的正极与所述晶闸管D5的负极相连接，所述晶闸管D2的负极与所述功率因数校正子单元2-1-3内的电感L2的一端相连接，所述晶闸管D5的正极与所述功率因数校正子单元2-1-3内的电感L5的一端相连接；所述晶闸管D3的正极与所述晶闸管D6的负极相连接，所述晶闸管D3的负极与所述功率因数校正子单元2-1-3内的电感L3的一端相连接，所述晶闸管D6的正极与所述功率因数校正子单元2-1-3内的电感L4的一端相连接。
所述功率因数校正子单元2-1-3具体包括：电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5、电感L6、场效应晶体管Q1、场效应晶体管Q2、场效应晶体管Q3、场效应晶体管Q4、场效应晶体管Q5、场效应晶体管Q6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、电容C6以及电容C7；所述电感L1的另一端分别与所述场效应晶体管Q3的漏极以及二极管D7的正极相连接，所述场效应晶体管Q3的源极与所述场效应晶体管Q6的漏极相连接，所述场效应晶体管Q6的源极分别与所述电感L6的另一端以及所述二极管D12的负极相连接；所述电感L2的另一端分别与所述场效应晶体管Q2的漏极以及二极管D8的正极相连接，所述场效应晶体管Q2的源极与所述场效应晶体管Q5的漏极相连接，所述场效应晶体管Q5的源极分别与所述电感L5的另一端以及所述二极管D11的负极相连接；所述电感L3的另一端分别与所述场效应晶体管Q1的漏极以及二极管D9的正极相连接，所述场效应晶体管Q1的源极与所述场效应晶体管Q4的漏极相连接，所述场效应晶体管Q4的源极分别与所述电感L4的另一端以及所述二极管D10的负极相连接；所述二极管D7的负极、所述二极管D8的负极以及二极管D9的负极均与所述电容C6的一端相连接，所述电容C6的另一端与串联的所述场效应晶体管Q1以及所述场效应晶体管Q4之间的中点、串联的所述场效应晶体管Q2以及所述场效应晶体管Q5之间的中点、串联的所述场效应晶体管Q3以及所述场效应晶体管Q6之间的中点以及所述电容C7的一端相连接；所述电容C7的另一端与所述二极管D10的正极、所述二极管D11的正极以及二极管D12的正极相连接；且所述串联的所述场效应晶体管Q1以及所述场效应晶体管Q4之间的中点、串联的所述场效应晶体管Q2以及所述场效应晶体管Q5之间的中点、串联的所述场效应晶体管Q3以及所述场效应晶体管Q6之间的中点、串联的所述电容C6以及所述电容C7之间的中点均与所述中性线N相连接。
所述滤波/储能子单元2-1-4具体包括：电容C1以及电容C2；所述电容C1的一端分别与所述二极管D7的负极、所述二极管D8的负极、所述二极管D9的负极以及所述电容C6的一端相连接；所述电容C1的另一端分别与所述中性线N以及所述电容C2的一端相连接；所述C2的另一端分别与所述二极管D10的正极、所述二极管D11的正极、所述二极管D12的正极、所述电容C7的另一端以及所述DC/AC三电平逆变器2-1-5内的绝缘栅双极型晶体管Qr4的发射极相连接。
所述DC/AC三电平逆变器2-1-5具体包括：并联的三个逆变桥；所述逆变桥包括第一逆变桥、第二逆变桥以及第三逆变桥；所述第一逆变桥包括绝缘栅双极型晶体管Qr1、绝缘栅双极型晶体管Qr2、绝缘栅双极型晶体管Qr3、绝缘栅双极型晶体管Qr4、钳位二极管Vr1以及钳位二极管Vr2；所述绝缘栅双极型晶体管Qr1的集电极分别与所述滤波/储能子单元2-1-4内的电容C1的一端、所述第二逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qs1的集电极、所述第三逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qt1的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qr1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qr2的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qr2的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qr3的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qr3的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qr4的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qr4的发射极分别与所述滤波/储能子单元2-1-4内的电容C2的一端、所述第二逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qs4的发射极、所述第三逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qt4的发射极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qr1与所述绝缘栅双极型晶体管Qr2之间的中点与所述钳位二极管Vr1的负极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qr2与所述绝缘栅双极型晶体管Qr3之间的中点与电源出线R’的一端相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qr3与所述绝缘栅双极型晶体管Qr4之间的中点与所述钳位二极管Vr2的正极相连接；所述钳位二极管Vr1的正极与所述钳位二极管Vr2的负极相连接；所述钳位二极管Vr1的正极与所述钳位二极管Vr2之间的中线与所述中性线N相连接；所述第二逆变桥包括绝缘栅双极型晶体管Qs1、绝缘栅双极型晶体管Qs2、绝缘栅双极型晶体管Qs3、绝缘栅双极型晶体管Qs4、钳位二极管Vs1以及钳位二极管Vs2；所述绝缘栅双极型晶体管Qs1的集电极分别与所述滤波/储能子单元2-1-4内的电容C1的一端、所述第一逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qr1的集电极、所述第三逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qt1的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qs1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qs2的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qs2的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qs3的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qs3的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qs4的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qs4的发射极分别与所述滤波/储能子单元2-1-4内的电容C2的一端、所述第一逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qr4的发射极、所述第三逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qt4的发射极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qs1与所述绝缘栅双极型晶体管Qs2之间的中点与所述钳位二极管Vs1的负极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qs2与所述绝缘栅双极型晶体管Qs3之间的中点与电源出线S’的一端相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qs3与所述绝缘栅双极型晶体管Qs4之间的中点与所述钳位二极管Vs2的正极相连接；所述钳位二极管Vs1的正极与所述钳位二极管Vs2的负极相连接；所述钳位二极管Vs1以及所述钳位二极管Vs2之间的中点与所述中性线N相连接；所述第三逆变桥包括绝缘栅双极型晶体管Qt1、绝缘栅双极型晶体管Qt2、绝缘栅双极型晶体管Qt3、绝缘栅双极型晶体管Qt4、钳位二极管Vt1以及钳位二极管Vt2；所述绝缘栅双极型晶体管Qt1的集电极分别与所述滤波/储能子单元2-1-4内的C1的一端、所述第一逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qr1的集电极、所述第二逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qs1的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qt1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qt2的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qt2的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qt3的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qt3的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qt4的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qt4的发射极分别与所述滤波/储能子单元2-1-4内的C2的一端、所述第一逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qr4的发射极、所述第二逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qs4的发射极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qt1与所述绝缘栅双极型晶体管Qt2之间的中点与所述钳位二极管Vt1的负极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qt2与所述绝缘栅双极型晶体管Qt3之间的中点与电源出线T’的一端相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qt3与所述绝缘栅双极型晶体管Qt4之间的中点与所述钳位二极管Vt2的正极相连接；所述钳位二极管Vt1的正极与所述钳位二极管Vt2的负极相连接；所述钳位二极管Vt1以及所述钳位二极管Vt2之间的中点与所述中性线N相连接。
所述DC/AC三电平逆变器2-1-5采用三电平PWM控制，通过统一发送控制信号，使得输出电压同步。
所述输出滤波及控制子单元2-1-6具体包括：电感L7、电感L8、电感L9、电容C8、电容C9、电容C10；
所述电感L7的一端与所述电源出线T’的另一端相连接，所述电感L7的另一端与所述电容C10的一端相连接；所述电感L8的一端与所述电源出线S’的另一端相连接，所述电感L8的另一端与所述电容C9的一端相连接；所述电感L9的一端与所述电源出线R’的另一端相连接，所述电感L9的另一端与所述电容C8的一端相连接；
所述电容C8的另一端分别与所述电容C9的另一端、所述电容C10的另一端、所述电容C3的另一端、所述电容C4的另一端、所述电容C5的另一端以及所述中性线N相连接。
所述输入滤波子单元2-1-1中的电容器可对输入电压进行滤波；所述整流子单元2-1-2为三相六管整流电路，可将三相交流电整流为直流电；功率因素校正子单元2-1-3由电感、晶闸管、二极管以及场效应晶体管构成，对功率因素进行校正；滤波/储能子单元2-1-4由两个电容串联后跨接在功率因素校正子单元2-1-3的输出端；所述DC/AC三电平逆变器2-1-5可将直流电逆变为三相交流电；所述输出滤波及控制子单元2-1-6中电感和电容可以起到滤波作用，同时与控制单元配合实现输出控制。
本发明解决了逆变器输出传统控制动态响应差、系统不稳定、参数设计难以实现等难题，从电路拓扑方面，该拓扑结构中各个小功率模块参数选择、器件选择一致，可尽可能减少由于器件、内阻等问题造成的并联支路不平衡的问题，进而抑制环流；从控制方面，小功率的100kW岸电电源单元2-1的DC/AC三电平逆变器2-1-5采用三电平PWM控制，通过统一发送控制信号，使得输出电压同步，进而抑制环流。
本发明采用模块化冗余设计，可以实现在个别模块故障时，整机降容运行，提高了系统的稳定性，保障了重要负荷的供电需求；同时，本发明还提高了岸电电源的整机容量，解决了传统岸电电源受器件等因素限制，难以满足大容量动力负荷的供电的问题。
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 (6)

1.一种模块化大功率岸电电源系统，其特征在于，包括：输入控制及汇流模块、岸电电源模块以及输出控制及均流采样模块；
所述输入控制及汇流模块的输入端与380V/50Hz的三相交流电相连接；所述输入控制及汇流模块的输出端与所述岸电电源模块的输入端相连接；所述岸电电源模块的输出端与所述输出控制及均流采样模块的输入端相连接；由所述输出控制及均流采样模块的输出端输出440V/60Hz的三相交流电；
所述岸电电源模块包括多个结构相同的100kW岸电电源单元；多个所述100kW岸电电源单元并联；并保证各个小功率模块参数选择、器件选择一致；
所述100kW岸电电源单元用于将380V/50Hz的三相交流电变换为440V/60Hz的三相交流电；所述输出控制及均流采样模块用于对多个所述100kW岸电电源单元进行均流控制，减小并联的所述100kW岸电电源单元之间的环流；
所述100kW岸电电源单元具体包括：输入滤波子单元、整流子单元、功率因数校正子单元、滤波/储能子单元、DC/AC三电平逆变器以及输出滤波及控制子单元；
所述输入滤波子单元的输入端与所述输入控制及汇流模块的输出端相连接；所述输入滤波子单元的输出端与整流子单元的输入端相连接；整流子单元的输出端与所述功率因素校正子单元的输入端相连接；所述功率因素校正子单元的输出端并联所述滤波/储能子单元中串联的电容C1以及电容C2，其中，所述串联的电容C1以及电容C2之间的中点分别与所述功率因素校正子单元的中点、所述DC/AC三电平逆变器内串联的钳位二极管Vr1以及钳位二极管Vr2之间的中点、串联的钳位二极管Vs1以及钳位二极管Vs2之间的中点、串联的钳位二极管Vt1以及钳位二极管Vt2之间的中点相连接，并与中性线N相连接；所述滤波/储能子单元的输出端与DC/AC三电平逆变器的输入端相连接；所述DC/AC三电平逆变器的输出端与所述输出滤波及控制子单元的输入端相连接；所述输出滤波及控制子单元的输出端与所述输出控制及均流采样模块的输入端相连接；所述DC/AC三电平逆变器采用三电平PWM控制，通过统一发送控制信号，使得输出电压同步；
所述功率因数校正子单元具体包括：电感L1、电感L2、电感L3、电感L4、电感L5、电感L6、场效应晶体管Q1、场效应晶体管Q2、场效应晶体管Q3、场效应晶体管Q4、场效应晶体管Q5、场效应晶体管Q6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、电容C6以及电容C7；
所述电感L1的另一端分别与所述场效应晶体管Q3的漏极以及二极管D7的正极相连接，所述场效应晶体管Q3的源极与所述场效应晶体管Q6的漏极相连接，所述场效应晶体管Q6的源极分别与所述电感L6的另一端以及所述二极管D12的负极相连接；
所述电感L2的另一端分别与所述场效应晶体管Q2的漏极以及二极管D8的正极相连接，所述场效应晶体管Q2的源极与所述场效应晶体管Q5的漏极相连接，所述场效应晶体管Q5的源极分别与所述电感L5的另一端以及所述二极管D11的负极相连接；
所述电感L3的另一端分别与所述场效应晶体管Q1的漏极以及二极管D9的正极相连接，所述场效应晶体管Q1的源极与所述场效应晶体管Q4的漏极相连接，所述场效应晶体管Q4的源极分别与所述电感L4的另一端以及所述二极管D10的负极相连接；
所述二极管D7的负极、所述二极管D8的负极以及二极管D9的负极均与所述电容C6的一端相连接，所述电容C6的另一端与串联的所述场效应晶体管Q1以及所述场效应晶体管Q4之间的中点、串联的所述场效应晶体管Q2以及所述场效应晶体管Q5之间的中点、串联的所述场效应晶体管Q3以及所述场效应晶体管Q6之间的中点以及所述电容C7的一端相连接；所述电容C7的另一端与所述二极管D10的正极、所述二极管D11的正极以及二极管D12的正极相连接；且所述串联的所述场效应晶体管Q1以及所述场效应晶体管Q4之间的中点、串联的所述场效应晶体管Q2以及所述场效应晶体管Q5之间的中点、串联的所述场效应晶体管Q3以及所述场效应晶体管Q6之间的中点、串联的所述电容C6以及所述电容C7之间的中点均与所述中性线N相连接。
2.根据权利要求1所述的模块化大功率岸电电源系统，其特征在于，所述输入滤波子单元具体包括：熔断器F1、熔断器F2、熔断器F3、电容C3、电容C4、电容C5；
所述输入滤波子单元的输入端为电源进线R、电源进线S以及电源进线T；所述输入滤波子单元的输入端与所述输入控制及汇流模块的输出端相连接；所述电源进线R与所述熔断器F1的一端相连接，所述熔断器F1的另一端分别与所述电容C3的一端、所述整流子单元内晶闸管D1的正极以及晶闸管D4的负极相连接；
所述电源进线S与所述熔断器F2的一端相连接，所述熔断器F2的另一端分别与所述电容C4的一端、所述整流子单元内晶闸管D2的正极以及晶闸管D5的负极相连接；
所述电源进线T与所述熔断器F3的一端相连接，所述熔断器F3的另一端分别与所述电容C5的一端、所述整流子单元内晶闸管D3的正极以及晶闸管D6的负极相连接；
所述电容C3的另一端、所述电容C4的另一端以及所述电容C5的另一端均与所述中性线N相连接。
3.根据权利要求2所述的模块化大功率岸电电源系统，其特征在于，所述整流子单元具体包括：
所述晶闸管D1的正极与所述晶闸管D4的负极相连接，所述晶闸管D1的负极与所述功率因数校正子单元内的电感L1的一端相连接，所述晶闸管D4的正极与所述功率因数校正子单元内的电感L6的一端相连接；
所述晶闸管D2的正极与所述晶闸管D5的负极相连接，所述晶闸管D2的负极与所述功率因数校正子单元内的电感L2的一端相连接，所述晶闸管D5的正极与所述功率因数校正子单元内的电感L5的一端相连接；
所述晶闸管D3的正极与所述晶闸管D6的负极相连接，所述晶闸管D3的负极与所述功率因数校正子单元内的电感L3的一端相连接，所述晶闸管D6的正极与所述功率因数校正子单元内的电感L4的一端相连接。
4.根据权利要求1所述的模块化大功率岸电电源系统，其特征在于，所述滤波/储能子单元具体包括：电容C1以及电容C2；
所述电容C1的一端分别与所述二极管D7的负极、所述二极管D8的负极、所述二极管D9的负极以及所述电容C6的一端相连接；所述电容C1的另一端分别与所述中性线N以及所述电容C2的一端相连接；
所述C2的另一端分别与所述二极管D10的正极、所述二极管D11的正极、所述二极管D12的正极、所述电容C7的另一端以及所述DC/AC三电平逆变器内的绝缘栅双极型晶体管Qr4的发射极相连接。
5.根据权利要求4所述的模块化大功率岸电电源系统，其特征在于，所述DC/AC三电平逆变器具体包括：并联的三个逆变桥；所述逆变桥包括第一逆变桥、第二逆变桥以及第三逆变桥；
所述第一逆变桥包括绝缘栅双极型晶体管Qr1、绝缘栅双极型晶体管Qr2、绝缘栅双极型晶体管Qr3、绝缘栅双极型晶体管Qr4、钳位二极管Vr1以及钳位二极管Vr2；所述绝缘栅双极型晶体管Qr1的集电极分别与所述滤波/储能子单元内的电容C1的一端、所述第二逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qs1的集电极、所述第三逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qt1的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qr1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qr2的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qr2的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qr3的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qr3的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qr4的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qr4的发射极分别与所述滤波/储能子单元内的电容C2的一端、所述第二逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qs4的发射极、所述第三逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qt4的发射极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qr1与所述绝缘栅双极型晶体管Qr2之间的中点与所述钳位二极管Vr1的负极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qr2与所述绝缘栅双极型晶体管Qr3之间的中点与电源出线R’的一端相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qr3与所述绝缘栅双极型晶体管Qr4之间的中点与所述钳位二极管Vr2的正极相连接；所述钳位二极管Vr1的正极与所述钳位二极管Vr2的负极相连接；
所述第二逆变桥包括绝缘栅双极型晶体管Qs1、绝缘栅双极型晶体管Qs2、绝缘栅双极型晶体管Qs3、绝缘栅双极型晶体管Qs4、钳位二极管Vs1以及钳位二极管Vs2；所述绝缘栅双极型晶体管Qs1的集电极分别与所述滤波/储能子单元内的电容C1的一端、所述第一逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qr1的集电极、所述第三逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qt1的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qs1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qs2的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qs2的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qs3的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qs3的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qs4的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qs4的发射极分别与所述滤波/储能子单元内的电容C2的一端、所述第一逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qr4的发射极、所述第三逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qt4的发射极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qs1与所述绝缘栅双极型晶体管Qs2之间的中点与所述钳位二极管Vs1的负极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qs2与所述绝缘栅双极型晶体管Qs3之间的中点与电源出线S’的一端相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qs3与所述绝缘栅双极型晶体管Qs4之间的中点与所述钳位二极管Vs2的正极相连接；所述钳位二极管Vs1的正极与所述钳位二极管Vs2的负极相连接；所述钳位二极管Vs1以及所述钳位二极管Vs2之间的中点与所述中性线N相连接；
所述第三逆变桥包括绝缘栅双极型晶体管Qt1、绝缘栅双极型晶体管Qt2、绝缘栅双极型晶体管Qt3、绝缘栅双极型晶体管Qt4、钳位二极管Vt1以及钳位二极管Vt2；所述绝缘栅双极型晶体管Qt1的集电极分别与所述滤波/储能子单元内的C1的一端、所述第一逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qr1的集电极、所述第二逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qs1的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qt1的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qt2的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qt2的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qt3的集电极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qt3的发射极与所述绝缘栅双极型晶体管Qt4的集电极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qt4的发射极分别与所述滤波/储能子单元内的C2的一端、所述第一逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qr4的发射极、所述第二逆变桥内绝缘栅双极型晶体管Qs4的发射极相连接；所述绝缘栅双极型晶体管Qt1与所述绝缘栅双极型晶体管Qt2之间的中点与所述钳位二极管Vt1的负极相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qt2与所述绝缘栅双极型晶体管Qt3之间的中点与电源出线T’的一端相连接，所述绝缘栅双极型晶体管Qt3与所述绝缘栅双极型晶体管Qt4之间的中点与所述钳位二极管Vt2的正极相连接；所述钳位二极管Vt1的正极与所述钳位二极管Vt2的负极相连接；所述钳位二极管Vt1以及所述钳位二极管Vt2之间的中点与所述中性线N相连接。
6.根据权利要求5所述的模块化大功率岸电电源系统，其特征在于，所述输出滤波及控制子单元具体包括：电感L7、电感L8、电感L9、电容C8、电容C9、电容C10；
所述电感L7的一端与所述电源出线T’的另一端相连接，所述电感L7的另一端与所述电容C10的一端相连接；所述电感L8的一端与所述电源出线S’的另一端相连接，所述电感L8的另一端与所述电容C9的一端相连接；所述电感L9的一端与所述电源出线R’的另一端相连接，所述电感L9的另一端与所述电容C8的一端相连接；
所述电容C8的另一端分别与所述电容C9的另一端、所述电容C10的另一端、所述电容C3的另一端、所述电容C4的另一端、所述电容C5的另一端以及所述中性线N相连接。
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