一種大功率變頻電源裝置的製作方法

2023-10-17 01:19:19 2

專利名稱：一種大功率變頻電源裝置的製作方法
技術領域：
本發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：
傳統的發電機包括柴油發電機或者三相380V/50Hz電動機(同步或異步)帶動440V/60Hz發電機向船上供電。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、有汙染、必須由專人管理；特別是加重負載時輸出電壓動態特性差，頻率不穩
定等等。 另外還有一種靜止式岸電電源，這種電源具有50Hz轉變成60Hz電源功能，可以向不同制式的船舶提供岸電；與發電機比較，節能20%以上，更省去了發電機帶來的噪聲大、運行成本高、損耗大、有汙染、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，可以實時監控電源的運行情況等優點。缺點是輸出需要增加濾波裝置來滿足電源需要；輸入側對電網諧波大，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，如果要實現大容量需要多臺並聯運行，控制難度增加，設備故障率也相應提高；操作複雜，維護量加大。 由於世界各國電網頻率標準不一致，目前主要存在兩種頻率，即50Hz與60Hz兩種頻率。在國內外的一些造船廠、船塢修理廠等，會為不同國家製造和維修船隻，而這些廠家廠用電都是本國內的固定制式的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換裝置。不同的船廠或者船塢修理廠需要不同容量的轉換裝置，使用很不靈活、不方便。

發明內容
為了解決上述的技術問題，本發明的目的是提供一種頻率和電壓可調、效率高、故障率低的大功率變頻電源裝置。 本發明解決其技術問題所採用的技術方案是 —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。
進一步，所述級聯數N為4-10。
進一步，所述級聯數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，所述輸出變壓器的輸出端連接有用戶出線開關。
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功率管組成電源推輓輸出 電路。 進一步，所述控制器輸出脈寬調製P麗波形信號控制高壓變換器的所有功率模塊 單元。 本發明的有益效果是本發明能夠實現單臺300-10000KW的功率等級，相對於採 用多臺並聯方式而言具有效率更高、控制更為簡單、故障率更低的優點。輸入採用移相整流 變壓器，副邊有多個繞組，輸出採用多個電平疊加技術，使得對電網的汙染大幅減少，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。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1是本發明的主電氣連接框圖；
圖2是本發明的功率模塊原理圖；
圖3是本發明的高壓變換器輸出原理圖；
圖4是本發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。
進一步，所述級聯數N為4-10。
進一步，所述級聯數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4，所述輸 出變壓器3的輸出端連接有用戶出線開關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IO。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 電源推輓輸出電路。 進一步，所述控制器7輸出脈寬調製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、輸入移相變壓器、高壓變
4換器、輸出變壓器、用戶進線開關組成。用戶廠用電經輸入開關進入移相變壓器，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，每個模塊根據主控系統指令輸出相應P麗波，每相N個模塊的輸出相互串聯起來，形成每相輸出，經過輸出變壓器，再到用戶出線開關，得到用戶需要的規格的電壓等級；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，降低諧波汙染，可以根據用戶需要選配。 電網(10kV/50Hz或者10KV/60Hz或者其他，由用戶廠用電決定)電源經用戶開關後進入輸入移相變壓器，移相變壓器副邊採用多重化移相設計，此變壓器副邊共3N個繞組，每個繞組為高壓變換器裡的一個模塊(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，採用延邊三角形連接，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後，控制部分通過發出SP麗波形來導通/封鎖每個模塊逆變側輸出；如圖3所示，高壓變換器每相採用N個單元級聯模式，模塊逆變側輸出疊加之後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；該變壓器可實現高壓變換器的輸出降壓變換、隔離及濾波等功能。控制上在該變壓器的輸出側檢測電壓輸出，根據用戶設定的輸出進行比較，採用閉環控制，保證輸出電壓恆定，不會因為負載的波動輸出電壓有大幅的波動。 以上是對本發明的較佳實施進行了具體說明，但本發明創造並不限於所述實施例，熟悉本領域的技術人員在不違背本發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利要求所限定的範圍內。
權利要求
一種大功率變頻電源裝置，其特徵在於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電源逆變輸出。
2. 根據權利要求l所述的一種大功率變頻電源裝置，其特徵在於所述高壓變換器(2)的每相為N個功率模塊單元級聯。
3. 根據權利要求2所述的一種大功率變頻電源裝置，其特徵在於所述級聯數N為4-10。
4. 根據權利要求3所述的一種大功率變頻電源裝置，其特徵在於所述級聯數N為6。
5. 根據權利要求1至4任一項所述的一種大功率變頻電源裝置，其特徵在於所述輸出變壓器(3)的輸出端連接有補償電容(6)。
6. 根據權利要求1至4任一項所述的一種大功率變頻電源裝置，其特徵在於所述移相輸入變壓器(1)的輸入端連接有用戶進線開關(4)，所述輸出變壓器(3)的輸出端連接有用戶出線開關(5)。
7. 根據權利要求5所述的一種大功率變頻電源裝置，其特徵在於所述移相輸入變壓器(1)的輸入端連接有用戶進線開關(4)，所述輸出變壓器(3)的輸出端連接有用戶出線開關(5)。
8. 根據權利要求4所述的一種大功率變頻電源裝置，其特徵在於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. 根據權利要求l所述的一種大功率變頻電源裝置，其特徵在於所述高壓變換器(2)的功率模塊單元主要由IGBT功率管組成電源推輓輸出電路。
10. 根據權利要求1所述的一種大功率變頻電源裝置，其特徵在於所述控制器(7)輸出脈寬調製(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電源逆變輸出。本發明能夠實現單臺300-10000kW的功率等級，相對於採用多臺並聯方式而言具有效率更高、控制更為簡單、故障率更低的優點。本發明作為一種性能優良的大功率變頻電源裝置廣泛應用於修理船廠的供電中。
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 優先權日2010年1月5日
發明者張平軍, 馬學亮 申請人:廣東明陽龍源電力電子有限公司