專利名稱：一種大功率變頻電源裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電源裝置，特別是一種大功率變頻電源裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的發(fā)電機包括柴油發(fā)電機或者三相380V/50Hz電動機(同步或異步)帶動440V/60Hz發(fā)電機向船上供電。該供電方式缺點較多，噪音大、效率低、損耗大；故障率高、維修不方便、有污染、必須由專人管理；特別是加重負載時輸出電壓動態(tài)特性差，頻率不穩(wěn)
定等等。 另外還有一種靜止式岸電電源，這種電源具有50Hz轉(zhuǎn)變成60Hz電源功能，可以向不同制式的船舶提供岸電；與發(fā)電機比較，節(jié)能20%以上，更省去了發(fā)電機帶來的噪聲大、運行成本高、損耗大、有污染、維修困難、須專人管理等諸多不便；功能上具有更強的適用性，可以實時監(jiān)控電源的運行情況等優(yōu)點。缺點是輸出需要增加濾波裝置來滿足電源需要；輸入側(cè)對電網(wǎng)諧波大，如要改善需要增加裝置來濾波；單臺容量通常都做不大，最大單臺做到幾百千瓦，如果要實現(xiàn)大容量需要多臺并聯(lián)運行，控制難度增加，設(shè)備故障率也相應(yīng)提高；操作復(fù)雜，維護量加大。 由于世界各國電網(wǎng)頻率標準不一致，目前主要存在兩種頻率，即50Hz與60Hz兩種頻率。在國內(nèi)外的一些造船廠、船塢修理廠等，會為不同國家制造和維修船只，而這些廠家廠用電都是本國內(nèi)的固定制式的50或者60Hz電源，這樣就遇到不同制式國家的船舶時需要有頻率轉(zhuǎn)換裝置。不同的船廠或者船塢修理廠需要不同容量的轉(zhuǎn)換裝置，使用很不靈活、不方便。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種頻率和電壓可調(diào)、效率高、故障率低的大功率變頻電源裝置。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是 —種大功率變頻電源裝置，包括移相輸入變壓器，所述移相輸入變壓器的輸出端連接有高壓變換器，所述高壓變換器的輸出端連接有輸出變壓器，所述高壓變換器的輸入端還連接有控制器；所述移相輸入變壓器包括3N個副邊繞組，所述高壓變換器由多個功率模塊單元組成，所述每個繞組的輸出端對應(yīng)與高壓變換器的一個功率模塊單元的輸入端連
接，所述主控器通過控制高壓變換器的所有功率模塊單元實現(xiàn)電源逆變輸出。
進一步，所述高壓變換器的每相為N個功率模塊單元級聯(lián)。
進一步，所述級聯(lián)數(shù)N為4-10。
進一步，所述級聯(lián)數(shù)N為6。 進一步，所述輸出變壓器的輸出端連接有補償電容。 進一步，所述移相輸入變壓器的輸入端連接有用戶進線開關(guān)，所述輸出變壓器的輸出端連接有用戶出線開關(guān)。
3
進一步，所述移相輸入變壓器的副邊繞組分為6個不同的相位組，所述相位組互 差10°電角度。 進一步，所述高壓變換器的功率模塊單元主要由IGBT功率管組成電源推挽輸出 電路。 進一步，所述控制器輸出脈寬調(diào)制P麗波形信號控制高壓變換器的所有功率模塊 單元。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)單臺300-10000KW的功率等級，相對于采 用多臺并聯(lián)方式而言具有效率更高、控制更為簡單、故障率更低的優(yōu)點。輸入采用移相整流 變壓器，副邊有多個繞組，輸出采用多個電平疊加技術(shù)，使得對電網(wǎng)的污染大幅減少，無需 增加諧波治理裝置就能完全滿足IEEE519 1992及國標/T14519 93標準對電壓失真及 電流諧波的要求。
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
圖1是本發(fā)明的主電氣連接框圖；
圖2是本發(fā)明的功率模塊原理圖；
圖3是本發(fā)明的高壓變換器輸出原理圖；
圖4是本發(fā)明的整體裝置原理示意圖。
具體實施例方式
參照圖l，一種大功率變頻電源裝置，包括移相輸入變壓器l，所述移相輸入變壓 器1的輸出端連接有高壓變換器2，所述高壓變換器2的輸出端連接有輸出變壓器3，所述 高壓變換器2的輸入端還連接有控制器7 ;所述移相輸入變壓器1包括3N個副邊繞組，所 述高壓變換器2由多個功率模塊單元組成，所述每個繞組的輸出端對應(yīng)與高壓變換器2的 一個功率模塊單元的輸入端連接，所述主控器7通過控制高壓變換器2的所有功率模塊單 元實現(xiàn)電源逆變輸出。 進一步，所述高壓變換器2的每相為N個功率模塊單元級聯(lián)。
進一步，所述級聯(lián)數(shù)N為4-10。
進一步，所述級聯(lián)數(shù)N為6 。 進一步，所述輸出變壓器3的輸出端連接有補償電容6。 進一步參照圖l，所述移相輸入變壓器1的輸入端連接有用戶進線開關(guān)4，所述輸 出變壓器3的輸出端連接有用戶出線開關(guān)5。 進一步參照圖4，所述移相輸入變壓器1的副邊繞組分為6個不同的相位組，所述 相位組互差I(lǐng)O。電角度。 進一步參照圖2和3，所述高壓變換器2的功率模塊單元主要由IGBT功率管組成 電源推挽輸出電路。 進一步，所述控制器7輸出脈寬調(diào)制P麗波形信號控制高壓變換器2的所有功率 模塊單元。 如圖l所示，一種變頻電源裝置，主要由用戶進線開關(guān)、輸入移相變壓器、高壓變
4換器、輸出變壓器、用戶進線開關(guān)組成。用戶廠用電經(jīng)輸入開關(guān)進入移相變壓器，移相變壓器副邊輸出3N組三相電壓，分別供給高壓變換器的3N個模塊使用，每個模塊根據(jù)主控系統(tǒng)指令輸出相應(yīng)P麗波，每相N個模塊的輸出相互串聯(lián)起來，形成每相輸出，經(jīng)過輸出變壓器，再到用戶出線開關(guān)，得到用戶需要的規(guī)格的電壓等級；圖1中電容器的作用有一是為降壓變壓器提供無功功率補償，二是對輸出電壓進行濾波，降低諧波污染，可以根據(jù)用戶需要選配。 電網(wǎng)(10kV/50Hz或者10KV/60Hz或者其他，由用戶廠用電決定)電源經(jīng)用戶開關(guān)后進入輸入移相變壓器，移相變壓器副邊采用多重化移相設(shè)計，此變壓器副邊共3N個繞組，每個繞組為高壓變換器里的一個模塊(每相N個，三相共3N個模塊)提供模塊需要的的三相電源，對應(yīng)在同一列上的每三個繞組的移相角度是一致的，列和列之間變壓器副邊繞組移相角為60/N度，這樣對整個變壓器而言，就是6N脈波整流。如圖4所示，以6KV，6級副邊繞組為例，采用延邊三角形連接，次級繞組分為6個不同的相位組，互差10°電角度，分別有±5° ， ±15° ， ±25° ，這種移相接法理論上可以消除36次以下的諧波，對電網(wǎng)不會超過國家標準的諧波，完全符合IEEE519 1992及國標/T14519 93標準對電壓失真及電流諧波的要求。 圖2為模塊原理圖，變換器每個模塊得電后，控制部分通過發(fā)出SP麗波形來導(dǎo)通/封鎖每個模塊逆變側(cè)輸出；如圖3所示，高壓變換器每相采用N個單元級聯(lián)模式，模塊逆變側(cè)輸出疊加之后就形成了幾近完美無諧波的正弦波，此輸出完全符合IEEE519 1992及國標/T14519 93標準對電壓失真及電流諧波的要求，不需要另外增加濾波裝置。
高壓變換器輸出到輸出變壓器，就可為用戶提供需要的電源；該變壓器可實現(xiàn)高壓變換器的輸出降壓變換、隔離及濾波等功能?？刂粕显谠撟儔浩鞯妮敵鰝?cè)檢測電壓輸出，根據(jù)用戶設(shè)定的輸出進行比較，采用閉環(huán)控制，保證輸出電壓恒定，不會因為負載的波動輸出電壓有大幅的波動。 以上是對本發(fā)明的較佳實施進行了具體說明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出種種的等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種大功率變頻電源裝置，其特征在于包括移相輸入變壓器(1)，所述移相輸入變壓器(1)的輸出端連接有高壓變換器(2)，所述高壓變換器(2)的輸出端連接有輸出變壓器(3)，所述高壓變換器(2)的輸入端還連接有控制器(7)；所述移相輸入變壓器(1)包括3N個副邊繞組，所述高壓變換器(2)由多個功率模塊單元組成，所述每個繞組的輸出端對應(yīng)與高壓變換器(2)的一個功率模塊單元的輸入端連接，所述主控器(7)通過控制高壓變換器(2)的所有功率模塊單元實現(xiàn)電源逆變輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種大功率變頻電源裝置，其特征在于所述高壓變換器(2)的每相為N個功率模塊單元級聯(lián)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大功率變頻電源裝置，其特征在于所述級聯(lián)數(shù)N為4-10。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種大功率變頻電源裝置，其特征在于所述級聯(lián)數(shù)N為6。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的一種大功率變頻電源裝置，其特征在于所述輸出變壓器(3)的輸出端連接有補償電容(6)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的一種大功率變頻電源裝置，其特征在于所述移相輸入變壓器(1)的輸入端連接有用戶進線開關(guān)(4)，所述輸出變壓器(3)的輸出端連接有用戶出線開關(guān)(5)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種大功率變頻電源裝置，其特征在于所述移相輸入變壓器(1)的輸入端連接有用戶進線開關(guān)(4)，所述輸出變壓器(3)的輸出端連接有用戶出線開關(guān)(5)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大功率變頻電源裝置，其特征在于所述移相輸入變壓器(l)的副邊繞組分為6個不同的相位組，所述相位組互差10。電角度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種大功率變頻電源裝置，其特征在于所述高壓變換器(2)的功率模塊單元主要由IGBT功率管組成電源推挽輸出電路。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大功率變頻電源裝置，其特征在于所述控制器(7)輸出脈寬調(diào)制(P麗)波形信號控制高壓變換器(2)的所有功率模塊單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大功率變頻電源裝置，包括移相輸入變壓器，所述移相輸入變壓器的輸出端連接有高壓變換器，所述高壓變換器的輸出端連接有輸出變壓器，所述高壓變換器的輸入端還連接有控制器；所述移相輸入變壓器包括3N個副邊繞組，所述高壓變換器由多個功率模塊單元組成，所述每個繞組的輸出端對應(yīng)與高壓變換器的一個功率模塊單元的輸入端連接，所述主控器通過控制高壓變換器的所有功率模塊單元實現(xiàn)電源逆變輸出。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)單臺300-10000kW的功率等級，相對于采用多臺并聯(lián)方式而言具有效率更高、控制更為簡單、故障率更低的優(yōu)點。本發(fā)明作為一種性能優(yōu)良的大功率變頻電源裝置廣泛應(yīng)用于修理船廠的供電中。
文檔編號H02M5/458GK101789703SQ20101000365
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月5日
發(fā)明者張平軍, 馬學(xué)亮 申請人:廣東明陽龍源電力電子有限公司