本發(fā)明涉及變頻裝置，尤其涉及一種高壓岸電變頻裝置。

背景技術(shù)：

港口以往?？看a頭的船舶必須一天24小時采用船舶輔機發(fā)電，以滿足船舶用電的需求，輔機在工作中燃燒大量的油料，排出大量的廢氣，同時24小時不間斷地產(chǎn)生噪聲污染。為了解決這一問題，采用船舶接岸電系統(tǒng)能夠解決存在的問題，船舶供電系統(tǒng)與市電電壓及頻率存在不一致的問題，岸電電源需變頻變壓后，此裝置專門針對港口岸電電源特點，采用高壓整流、正弦波逆變輸出、微處理器總線控制的專用變頻電源技術(shù)。由于輸出波形為正弦波，輸出距離不受限制，并且穩(wěn)頻、穩(wěn)壓性能好、抗負荷波動能力強。此裝置還有自動檢測電壓頻率相位，自帶同步并網(wǎng)軟、硬件，自動完成船、岸同期并網(wǎng)功能，無需人工干預(yù)等優(yōu)點，可以為靠港船舶提供穩(wěn)定的電源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明是為了解決上述不足，提供了一種高壓岸電變頻裝置。

本發(fā)明的上述目的通過以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種高壓岸電變頻裝置，包括變壓器柜、單元柜和濾波柜，所述變壓器柜內(nèi) 安裝有移相變壓器，變壓器柜上端面設(shè)有二次電纜上進線孔；所述單元柜內(nèi)通過支架安裝有igbt功率單元，所述移相變壓器連接igbt功率單元，并給igbt功率單元供電；所述單元柜正面設(shè)有控制器，控制器和功率單元之間通過高速光纖通訊；所述變壓器柜和單元柜頂部均設(shè)有風(fēng)機，所述風(fēng)機后側(cè)設(shè)有排風(fēng)口。

所述移相變壓器的輸入采用多重化隔離變壓器實現(xiàn)諧波抵消，不對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染；移相變壓器的輸出采用多電平移相式pwm，具有較低的輸出電壓諧波。

所述移相變壓器的副邊繞組采取多重化結(jié)構(gòu)，互相錯開一定的電角度，以實現(xiàn)輸入諧波抵消的目的，輸入功率因數(shù)可達到0.95以上，無需任何功率因數(shù)補償裝置。

所述控制器由32位高速數(shù)字信號處理器(dsp)、專用大規(guī)模集成電路、觸摸屏和plc共同組成；所述32位高速數(shù)字信號處理器(dsp)采用無速度傳感器矢量控制算法，專用大規(guī)模集成電路采用多電平pwm控制，觸摸屏實現(xiàn)高壓變頻器和用戶的人機交換。

所述濾波單元設(shè)計考慮每相6個單元串聯(lián)，每個功率單元開關(guān)頻率為550hz，由于基波頻率50hz/60hz接近，按照高的基波頻率60hz設(shè)計濾波器參數(shù)，需要濾除的諧波電壓頻率分量在6khz附近，濾波器的諧振頻率點設(shè)計為2khz左右。

所述igbt功率單元的輸出采用多電平移相式pwm控制，可以達到接近正弦波輸出，輸出波形正弦度好，du/dt小，對電纜 絕緣無損害。

所述igbt功率單元為三相輸入單相輸出交－直－交逆變結(jié)構(gòu)，移相變壓器的副邊經(jīng)過igbt功率單元輸入熔斷器后到三相全橋二極管整流器，整流器輸出經(jīng)電容濾波，形成平滑的直流，然后經(jīng)過由4個或8個igbt組成的單相h橋式逆變電路，形成單相變壓變頻的交流輸出。

所述控制器采用plc編程實現(xiàn)控制保護功能，控制部分和高壓部分電氣上完全隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性和抗干擾能力。

所述濾波單元因頻率含量固定且諧波頻率與基波頻率相差很大，可以省略阻尼電阻，以簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計和熱設(shè)計，參考abb及converteam的結(jié)構(gòu)，電容中心點接地，可以抑制共模分量。

所述無速度傳感器矢量控制算法控制更精準，調(diào)速范圍100:1，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速精度0.5％。

所述功率單元具有自動旁路功能，igbt功率模塊故障后自動旁路，系統(tǒng)可繼續(xù)帶載運行。

所述高壓岸電變頻裝置應(yīng)用無速度傳感器矢量控制算法，并采用32位高速數(shù)字信號處理器[dsp]進行全數(shù)字控制，結(jié)合專用大規(guī)模集成電路芯片和最新一代igbt功率單元產(chǎn)品性能達到國際領(lǐng)先水平。

所述igbt功率單元的控制板功能齊全，具有完善的保護功能和優(yōu)化的igbt驅(qū)動電路，每個功率單元機械和電氣性能完全一致，可以快速互換。

所述變頻裝置具有超強的抗電網(wǎng)波動能力，電網(wǎng)電壓波動-40％～+10％時變頻器維持運行，不停機，運行更可靠。

所述變頻裝置的控制電源冗余設(shè)計，控制電源采用雙路電源，互為冗余，互為備用，實現(xiàn)無擾切換，電源更穩(wěn)定。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點是：本發(fā)明輸入側(cè)由移相變壓器給每個功率單元供電，移相變壓器的副邊繞組采取多重化結(jié)構(gòu)，互相錯開一定的電角度，以實現(xiàn)輸入諧波抵消的目的，輸入功率因數(shù)可達到0.95以上，無需任何功率因數(shù)補償裝置。移相變壓器的副邊經(jīng)過功率單元輸入熔斷器后到三相全橋二極管整流器，整流器輸出經(jīng)電容濾波，形成平滑的直流，然后經(jīng)過由4個或8個igbt組成的單相h橋式逆變電路，形成單相變壓變頻的交流輸出。本發(fā)明的控制器采用plc編程實現(xiàn)控制保護功能，控制器和功率單元之間采用高速光纖通訊，控制部分和高壓部分電氣上完全隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性和抗干擾能力。選用的功率單元具有自動旁路功能，功率模塊故障后自動旁路，系統(tǒng)可繼續(xù)帶載運行。本發(fā)明變頻器還具有超強的抗電網(wǎng)波動能力，電網(wǎng)電壓波動-40％～+10％時變頻器維持運行，不停機，運行更可靠。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的正面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明中功率單元的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明中控制器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本發(fā)明的控制邏輯框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步詳述。

如圖1、圖2及圖3所示，一種高壓岸電變頻裝置，包括變壓器柜1、單元柜2和濾波柜3，所述變壓器柜1內(nèi)安裝有移相變壓器4，變壓器柜1上端面設(shè)有二次電纜上進線孔5；所述單元柜2內(nèi)通過支架6安裝有igbt功率單元7，所述移相變壓器4連接igbt功率單元7，并給igbt功率單元7供電；所述單元柜2正面設(shè)有控制器8，控制器8和igbt功率單元7之間通過高速光纖通訊；所述變壓器柜1和單元柜2頂部均設(shè)有風(fēng)機9，所述風(fēng)機9后側(cè)設(shè)有排風(fēng)口10。

所述移相變壓器4的輸入采用多重化隔離變壓器實現(xiàn)諧波抵消，不對電網(wǎng)產(chǎn)生諧波污染；移相變壓器4的輸出采用多電平移相式pwm，具有較低的輸出電壓諧波。

所述移相變壓器4的副邊繞組采取多重化結(jié)構(gòu)，互相錯開一定的電角度，以實現(xiàn)輸入諧波抵消的目的，輸入功率因數(shù)可達到0.95以上，無需任何功率因數(shù)補償裝置。

如圖5所示，所述控制器8由32位高速數(shù)字信號處理器(dsp)、專用大規(guī)模集成電路、觸摸屏和plc共同組成；所述32位高速數(shù)字信號處理器(dsp)采用無速度傳感器矢量控制算法，專用大規(guī)模集成電路采用多電平pwm控制，觸摸屏實現(xiàn)高壓 變頻器和用戶的人機交換。

所述濾波單元設(shè)計考慮每相6個單元串聯(lián)，每個功率單元開關(guān)頻率為550hz，由于基波頻率50hz/60hz接近，按照高的基波頻率60hz設(shè)計濾波器參數(shù)，需要濾除的諧波電壓頻率分量在6khz附近，濾波器的諧振頻率點設(shè)計為2khz左右。

如圖4所示，所述igbt功率單元7的輸出采用多電平移相式pwm控制，可以達到接近正弦波輸出，輸出波形正弦度好，du/dt小，對電纜絕緣無損害。所述igbt功率單元7為三相輸入單相輸出交－直－交逆變結(jié)構(gòu)，移相變壓器4的副邊經(jīng)過igbt功率單元7輸入熔斷器后到三相全橋二極管整流器，整流器輸出經(jīng)電容濾波，形成平滑的直流，然后經(jīng)過由4個或8個igbt組成的單相h橋式逆變電路，形成單相變壓變頻的交流輸出。

所述控制器8采用plc編程實現(xiàn)控制保護功能，控制部分和高壓部分電氣上完全隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性和抗干擾能力。

所述濾波單元因頻率含量固定且諧波頻率與基波頻率相差很大，可以省略阻尼電阻，以簡化結(jié)構(gòu)設(shè)計和熱設(shè)計，參考abb及converteam的結(jié)構(gòu)，電容中心點接地，可以抑制共模分量。

所述無速度傳感器矢量控制算法控制更精準，調(diào)速范圍100:1，穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速精度0.5％。

所述功率單元具有自動旁路功能，igbt功率模塊故障后自動旁路，系統(tǒng)可繼續(xù)帶載運行。

所述高壓岸電變頻裝置應(yīng)用無速度傳感器矢量控制算法，并采用32位高速數(shù)字信號處理器[dsp]進行全數(shù)字控制，結(jié)合專用大規(guī)模集成電路芯片和最新一代igbt功率單元7產(chǎn)品性能達到國際領(lǐng)先水平。

所述igbt功率單元7的控制板功能齊全，具有完善的保護功能和優(yōu)化的igbt驅(qū)動電路，每個功率單元機械和電氣性能完全一致，可以快速互換。

所述變頻裝置具有超強的抗電網(wǎng)波動能力，電網(wǎng)電壓波動-40％～+10％時變頻器維持運行，不停機，運行更可靠。

所述變頻裝置的控制電源冗余設(shè)計，控制電源采用雙路電源，互為冗余，互為備用，實現(xiàn)無擾切換，電源更穩(wěn)定。

如圖6所示，本發(fā)明裝置操作流程為：船舶靠港后，按要求連接好電纜，可在控制面板上選擇手動或自動模式，同時也可選擇岸電并聯(lián)船電或船電并聯(lián)岸電模式?？刂破?根據(jù)取樣信號自動對岸電電源調(diào)頻、調(diào)壓、調(diào)相，輸出滿足同期要求的電壓頻率，同時給出就緒信號此時只需一鍵操作就可以實現(xiàn)自動并網(wǎng)，負荷自動轉(zhuǎn)移。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。