一種具有岸電和能量回饋功能的複合電源的製作方法
2023-12-11 10:51:07
本發明屬於交流供電設備
技術領域：
，具體地說，是涉及一種可以將岸電電源和能量回饋電源集成到一個設備中的複合型電源。
背景技術：
：目前的絕大多數船舶在海上作業時，都是利用船舶上配置的柴油發電機組產生的電能為船舶上的用電負載供電。由於柴油發電機組在運轉過程中會產生大量的廢氣排放，因此在船舶停靠碼頭時，會對港區環境造成嚴重的汙染。為了保護港區環境，現有的解決方案是「油改電技術」，即「岸電技術」。岸電技術是指船舶停靠在碼頭時，停止船舶上的柴油發電機組的運轉，將船舶用電改由岸電電站提供，以降低港區廢氣的排放量。目前的岸電電站為靠港船舶提供的供電電源通常為440V/60Hz的岸電電源，由於岸電電站的發電量是固定的，若船舶上的用電負載停止運行，則岸電電站發出的電能將無法得到利用，只能白白的消耗掉，從而造成能源的不必要浪費。技術實現要素：本發明針對現有的岸電電源在靠港船舶上的用電負載停止運行時所存在的電能浪費問題，提出了一種兼具有岸電和能量回饋功能的複合電源，該複合電源可以在靠港船舶上的用電負載需要用電時，作為岸電電源為船舶上的用電負載供電；而在船舶上的用電負載停止運行時，可以將岸電電源的剩餘電能回饋到電網中，以解決能源浪費的問題。為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案予以實現：一種具有岸電和能量回饋功能的複合電源，包括接收三相交流輸入電源並整流成直流電壓輸出的整流器、接收所述整流器輸出的直流電壓並逆變成交流電源輸出的逆變器、連接在岸電輸出通路和電網輸出通路中用於對兩條輸出通路的通斷狀態進行選擇切換的切換開關、以及根據船舶上用電負載的運行狀況對所述逆變器和切換開關進行控制的控制器；其中，當船舶上的用電負載運行時，所述控制器控制所述切換開關連通岸電輸出通路，並控制所述逆變器逆變輸出與岸電電源相同電壓、相同頻率的交流電源，通過所述岸電輸出通路輸出至所述船舶，為所述船舶上的用電負載供電；當船舶上的用電負載停止運行時，所述控制器控制所述切換開關連通電網輸出通路，並控制所述逆變器逆變輸出與電網電源同頻、同相、同幅值的交流電源，通過所述電網輸出通路併入電網。優選的，在所述逆變器中包括有三相全橋逆變電路以及與所述三相全橋逆變電路的三個輸出端一一對應連接的三組L型感容濾波電路，所述三相全橋逆變電路接收所述整流器整流輸出的直流電壓，逆變成三相交流電壓，分別通過所述的L型感容濾波電路濾波後，輸出所述的交流電源。為了在所述複合電源工作在岸電狀態時，通過所述逆變器能夠輸出靠港船舶所需的岸電電源，所述控制器在船舶上的用電負載運行時，根據所述三相全橋逆變電路輸出的三相交流電壓的幅值UL、輸出頻率f、濾波後的電容瞬時電壓和電感瞬時電流以及所述逆變器輸出的有功功率P，生成六路調製脈衝信號，輸出至所述逆變器，控制所述逆變器逆變輸出與岸電電源相同電壓、相同頻率的交流電源，過程如下：(1)計算輸出電壓參考值U*和輸出頻率參考值f*，計算公式如下：U*=Un+Pn-P′m]]>f*=fn+Q*n;]]>其中，Un為所述岸電電源在額定功率下的輸出電壓的幅值；Pn為所述岸電電源的額定輸出功率；fn為所述岸電電源的額定輸出頻率；Q*為給定的無功功率；P'為給定的有功功率P*與所述P的差值經比例積分運算後的有功功率；m為有功功率的下垂係數，n為無功功率的下垂係數，利用以下計算公式求得：m=Pmax-PnUn-Umin]]>n=Qmaxfmax-fn;]]>式中，Pmax為岸電電源在電壓下降時允許輸出的最大功率；Qmax為岸電電源達到頻率最大允許值時輸出的無功功率；Umix為岸電電源允許的最小電壓幅值；fmax為岸電電源允許輸出的最大頻率；(2)對所述U*與UL的差值進行比例積分運算，生成電壓變化量UL'；對所述f*與f的差值進行比例積分運算，生成頻率變化量f'；對所述UL'和f'進行dq變換，生成d軸參考分量uLd*和q軸參考分量uLq*；(3)對濾波後的電容瞬時電壓uLa、uLb、uLc進行dq變換，生成d軸電壓分量uLd和q軸電壓分量uLq；計算所述uLd*與uLd的差值，並進行比例積分運算後，生成d軸電流參考分量iLd*；計算所述uLq*與uLq的差值，並進行比例積分運算後，生成q軸電流參考分量iLq*；(4)對濾波後的電感瞬時電流iLa、iLb、iLc進行dq變換，生成d軸電流分量iLd和q軸電流分量iLq；計算所述iLd*與iLd的差值，並進行比例積分運算後，生成d軸調製分量usd*；計算所述iLq*與iLq的差值，並進行比例積分運算後，生成q軸調製分量usq*；(5)對所述usd*、usq*進行αβ變換，生成α軸分量uα*和β軸分量uβ*；(6)根據所述uα*、uβ*生成六路調製脈衝信號，輸出至所述逆變器，對所述逆變器中的六路開關管進行通斷控制。其中，所述岸電電源可以為440V/60Hz三相交流電源。為了在所述複合電源工作在能量回饋狀態時，通過所述逆變器能夠輸出與電網同頻、同相、同幅值的電網電源，所述控制器在船舶上的用電負載停止運行時，根據所述逆變器輸出的交流電源的三相電壓Ulda、Uldb、Uldc和三相電流Ilda、Ildb、Ildc以及所述感容濾波電路中電感的電感量Lf和電網電壓的角速度ω，生成六路調製脈衝信號，輸出至所述逆變器，控制所述逆變器逆變輸出與電網電源同頻、同相、同幅值的交流電源，過程如下：(1)對所述三相電壓Ulda、Uldb、Uldc進行dq變換，解耦生成d軸電壓分量Uldd和q軸電壓分量Uldq；(2)計算d軸電流參考值Idref和q軸電流參考值Iqref，公式如下：Idref=PrefUlddIqref=QrefUldq;]]>其中，Pref為有功功率參考值，Qref為無功功率參考值；(3)對所述三相電流Ilda、Ildb、Ildc進行dq變換，解耦生成d軸電流分量Id和q軸電流分量Iq；(4)對所述Idref與Id的差值進行比例積分運算，生成d軸調製分量Ud'，對所述Iqref與Iq的差值進行比例積分運算，生成q軸調製分量Uq'；計算d軸調製電壓Ud和q軸調製電壓Uq，公式如下：Ud=Uldd+Ud′-ωLfIqUd=Uldq+Uq′-ωLfId;]]>(5)對所述Ud、Uq進行αβ變換，生成α軸分量uα*和β軸分量uβ*；(6)根據所述uα*、uβ*生成六路調製脈衝信號，輸出至所述逆變器，對所述逆變器中的六路開關管進行通斷控制。其中，所述電網電源可以為380V/50Hz三相交流電源。作為所述整流器的一種優選電路構建方式，所述整流器優選採用由六個IGBT功率管連接而成的三相全橋整流器，所述控制器根據所述三相交流輸入電源的三相電流ia、ib、ic和三相電壓的角速度ωi，生成所述整流器所需的六路調製脈衝信號，過程為：(1)對所述三相電流ia、ib、ic進行dq變換，解耦生成d軸電流分量id和q軸電流分量iq；(2)計算d軸電流給定值id*與所述id的差值，生成d軸調製分量usd；(3)對角速度給定值ωi*與所述ωi的差值進行比例積分運算，生成q軸電流參考量iq*；(4)計算q軸電流參考量iq*與所述q軸電流分量iq的差值，生成q軸調製分量usq；(5)對所述usd、usq進行αβ變換，生成α軸分量uα*和β軸分量uβ*；(6)根據所述uα*、uβ*生成六路調製脈衝信號，輸出至所述整流器，對所述整流器中的六路開關管進行通斷控制。進一步的，根據所述α軸分量uα*和β軸分量uβ*，採用電壓矢量合成法生成所述的六路調製脈衝信號。再進一步的，在所述複合電源的輸入側和輸出側還分別設置有用於檢測電流、電壓、功能因數和頻率的檢測裝置，所述控制器根據所述檢測裝置輸出的檢測信號監控所述複合電源的運行狀態，並在檢測到所述三相交流輸入電源的電壓降低或者負載增加時，調寬所述六路調製脈衝信號的佔空比，反之調窄所述六路調製脈衝信號的佔空比，以使通過所述複合電源輸出的電壓穩定。優選的，所述三相交流輸入電源優選通過串聯的電阻和電感進行濾波後，再傳輸至所述整流器的交流輸入側；在所述整流器的直流輸出側的兩端並聯有用於儲能的電解電容，以進一步提高整流器輸出的直流電壓的穩定性。與現有技術相比，本發明的優點和積極效果是：本發明的複合電源將岸電電源和能量回饋電源複合成一個裝置，使其擁有岸電和能量回饋設備的雙重功能，在船舶上的用電負載需要用電時工作於岸電狀態，為船舶上的用電負載提供440V/60Hz的三相交流電源；在船舶上的用電負載停止運行時，作為能量回饋裝置，將剩餘的岸電電能轉換成與電網同頻、同相、同幅值的交流電源，回饋到電網中，以補充電網電能，緩解市電能源緊缺的現狀。本發明的複合電源，其兩種工作模式切換時間短，性能可靠，在保障靠港船舶正常用電的同時，減少了不必要的能源浪費，降低了生產成本，具有明顯的節能效果。結合附圖閱讀本發明實施方式的詳細描述後，本發明的其他特點和優點將變得更加清楚。附圖說明圖1是本發明所提出的具有岸電和能量回饋功能的複合電源的一種實施例的總體電路原理框圖；圖2是圖1中整流器和逆變器的一種實施例的具體電路原理圖；圖3是用於生成整流器所需的六路調製脈衝信號的控制流程圖；圖4是複合電源工作在岸電狀態時，用於生成逆變器所需的六路調製脈衝信號的控制流程圖；圖5是複合電源工作在能量回饋狀態時，用於生成逆變器所需的六路調製脈衝信號的控制流程圖。具體實施方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式進行詳細地描述。本實施例的複合電源為了實現岸電和能量回饋雙重功能，在電路設計上採用整流器、逆變器、控制器、切換開關KM2等部件形成主電路拓撲結構，如圖1所示，利用整流器對三相交流輸入電源(例如AC380V的市電)進行整流變換，將交流輸入電源轉換成直流母線電壓，輸出至逆變器，以逆變生成負載所需的交流電源。對於逆變器逆變輸出的交流電源的頻率、相位和電壓幅值，可以利用控制器輸出的六路調製脈衝信號進行調節，以使複合電源在兩種不同工作狀態(岸電狀態和能量回饋狀態)下能夠輸出不同頻率和幅值的交流電源，繼而滿足船舶負載的用電需求以及電網的併網要求。具體來講，當控制器檢測到靠港船舶上的用電負載處於運行狀態時，控制複合電源工作在岸電狀態，調節逆變器逆變輸出的交流電源與靠港船舶所需的岸電電源相同電壓、相同頻率，例如440V/60Hz的三相交流電源，通過岸電輸出通路傳輸至靠港船舶，為所述船舶上的用電負載供電。而當控制器檢測到靠港船舶上的用電負載停止運行時，為了避免能源浪費，所述控制器可以將所述複合電源的工作狀態切換至能量回饋狀態，調節逆變器逆變輸出的交流電源與電網電源同頻、同相、同幅值，例如380V/50Hz的三相交流電源，通過電網輸出通路併入電網，實現能量回饋。為了使通過所述逆變器逆變輸出的不同交流電源能夠經由準確的路徑傳輸至靠港船舶或者電網，本實施例在所述岸電輸出通路和電網輸出通路中設置切換開關KM2，控制器根據複合電源的工作狀態控制切換開關KM2連通不同的輸出通路，具體來講，在複合電源工作在岸電狀態時，控制切換開關KM2切斷電網輸出通路，連通岸電輸出通路，將逆變器輸出的交流電源傳輸至靠港船舶；而在複合電源工作在能量回饋狀態時，控制切換開關KM2切斷岸電輸出通路，連通電網輸出通路，將逆變器輸出的交流電源回饋至電網，以補充市電。本實施例的複合電源可以根據船舶上用電負載的運行狀況自動調整其工作狀態，其逆變器既具有無源逆變功能，又具有有源逆變功能，操作簡單，運行可靠，通過在複合電源的輸入側設置電源開關KM1，可以對所述複合電源實現啟停控制。下面結合圖2-圖5，對本實施例的複合電源的具體軟硬體設計進行詳細闡述。圖2示出了複合電源中整流器和逆變器的具體電路結構。在本實施例中，整流器優選採用三相全橋整流器，對三相交流輸入電源進行整流變換。整流橋可以採用六個二極體D7-D12搭建而成，也可以採用六個開關管(例如IGBT功率管等)K7-K12連接而成。為了獲得高穩態性能的直流母線電壓，本實施例優選採用六個IGBT功率管K7-K12構建三相整流橋，並在每一個IGBT功率管K7-K12的集電極和發射極之間並聯反向恢復二極體D7-D12，以短路掉IGBT功率管在關斷瞬間產生的自感反向電壓。在本實施例中，三相交流輸入電源的三相電壓Ua、Ub、Uc可以分別經由電阻R1、R2、R3和電感L4、L5、L6組成的串聯支路進行濾波後，再傳輸至所述的整流器，進行交流-直流的整流變換。為了獲得高穩態性能的直流電壓U，需要對整流器中的六個IGBT功率管K7-K12的通斷時序進行精確地控制，為此，本實施例提出以下控制算法，生成六路調製脈衝信號PWM11、PWM12……PWM16，以用於控制所述的IGBT功率管K7-K12準確通斷，將三相交流輸入電源整流成穩定的直流電壓U。結合圖3所示，具體包括以下過程：S301、對三相交流輸入電源的三相電流ia、ib、ic進行dq變換，將三相靜止abc坐標系變換到兩相旋轉dq坐標系，從而將輸入的三相電流ia、ib、ic解耦成兩相旋轉直流分量，生成d軸電流分量id和q軸電流分量iq；S302、設定d軸電流給定值id*，計算d軸電流給定值id*與所述d軸電流分量id的差值，生成d軸調製分量usd；S303、設定角速度給定值ωi*，計算角速度給定值ωi*與三相交流輸入電源的三相電壓的角速度ωi的差值，並對所述差值進行比例積分運算(PI運算)後，生成q軸電流參考量iq*；S304、計算所述q軸電流參考量iq*與所述q軸電流分量iq的差值，生成q軸調製分量usq；S305、對所述d軸調製分量usd和q軸調製分量usq進行αβ變換，即從dq旋轉坐標系變換到αβ靜止坐標系，以生成α軸分量uα*和β軸分量uβ*；S306、根據所述α軸分量uα*和β軸分量uβ*，採用電壓矢量合成法，即利用兩個非零矢量和兩個零矢量合成一個等效的電壓矢量的方法來得到電壓空間矢量PWM波形(具體可參見王文亮，儲能型永磁直驅風力發電系統併網運行控制研究[J]，第32-38頁)，即生成六路調製脈衝信號PWM11、PWM12……PWM16輸出至所述整流器，以對所述整流器中的六個IGBT功率管K7-K12的通斷時序進行準確控制，進而將三相交流輸入電源整流成高穩定性的直流電壓U。本實施例所提出的上述控制算法具有較好的穩態性能和動態性能，可以採用在控制器中編寫相應的軟體程序的方式，通過控制器生成所述的六路調製脈衝信號PWM11、PWM12……PWM16，輸出至所述的整流器，以實現對整流器中的上下橋臂IGBT功率管K7-K12的通斷控制。此外，在所述整流器的直流輸出側的兩端還可以進一步並聯用於儲存電荷的電解電容C0，以進一步穩定直流母線電壓，進而有利於逆變器輸出的交流電源穩定。在本實施例中，所述逆變器優選採用三相全橋逆變器，如圖2所示，包括由六個開關管K1-K6搭建形成三相全橋逆變電路以及與所述三相全橋逆變電路的三個輸出端一一對應連接的三組濾波電路。作為本實施例的一種優選設計方案，所述三相全橋逆變電路優選採用六個帶反向並聯二極體D1-D6的IGBT功率管K1-K6搭建形成三相逆變橋，每一相逆變橋的上下橋臂的中間節點連接一組所述的濾波電路，以用於對逆變輸出的其中一相交流電壓進行濾波處理。在本實施中，所述濾波電路優選設計成由電感和電容連接而成的L型感容濾波電路，例如由電感L1和電容C1連接而成的第一組LC濾波電路，連接IGBT功率管K1、K2的中間節點；由電感L2和電容C2連接而成的第二組LC濾波電路，連接IGBT功率管K3、K4的中間節點；以及由電感L3和電容C3連接而成的第三組LC濾波電路，連接IGBT功率管K5、K6的中間節點。利用所述的三組LC濾波電路分別對三相全橋逆變電路逆變輸出的三相交流電壓UL1、UL2、UL3進行濾波處理，濾除掉其中的高次諧波後，輸出穩定的三相交流電源U1、U2、U3，在岸電狀態下為船舶上的用電負載供電，或者在能量回饋狀態下直接併入電網。為了使所述的三相全橋逆變電路能夠根據複合電源的工作狀態，將所述整流器整流輸出的直流電壓U逆變成岸電或者電網所對應的三相交流電源，需要對逆變橋中的上下橋臂的IGBT功率管K1-K6的通斷時序進行準確的控制。為此，本實施例提出以下兩種控制算法，在複合電源工作在岸電狀態時，生成六路調製脈衝信號PWM21、PWM22……PWM26，控制逆變器輸出440V/60Hz的岸電電源，通過岸電輸出通路輸出至船舶上的用電負載；而在複合電源工作在能量回饋狀態時，調整脈衝信號的頻率和佔空比，生成另外六路調製脈衝信號PWM31、PWM32……PWM36，以控制逆變器輸出380V/50Hz且與電網同相的交流電源，通過電網輸出通路回饋至電網，以實現對電網能量的補充。下面結合圖4、圖5，對用於控制逆變器中的IGBT功率管K1-K6通斷的六路調製脈衝信號的生成方法進行具體闡述。當複合電源工作在岸電狀態時，為了控制逆變器輸出440V/60Hz的岸電電源，本實施例採用功率控制+電壓電流雙環控制的方式設計控制算法，如圖4所示，具體包括以下過程：S401、利用低壓下輸出阻抗成阻性的特性，引入電壓-頻率下垂特性控制，根據給定的有功功率P*、給定的無功功率Q*以及逆變器輸出的用功功率P，計算輸出電壓參考值U*和輸出頻率參考值f*，計算公式如下：U*=Un+Pn-P′m]]>f*=fn+Q*n;]]>其中，Un為岸電電源在額定功率下的輸出電壓的幅值；Pn為岸電電源的額定輸出功率；fn為所述岸電電源的額定輸出頻率；P'為給定的有功功率P*與逆變器輸出的用功功率P的差值經比例積分運算後的有功功率；m為有功功率的下垂係數，n為無功功率的下垂係數，可以利用以下公式計算求得：m=Pmax-PnUn-Umin]]>n=Qmaxfmax-fn;]]>式中，Pmax為岸電電源在電壓下降時允許輸出的最大功率；Qmax為岸電電源達到頻率最大允許值時輸出的無功功率；Umix為岸電電源允許的最小電壓幅值；fmax為岸電電源允許輸出的最大頻率。S402、將所述輸出電壓參考值U*和輸出頻率參考值f*作為功率控制部分的參考量，與三相全橋逆變電路輸出的三相交流電壓的幅值UL和輸出頻率f通過PI調節，以生成電壓電流雙環控制部分的參考量uLd*、uLq*；具體來講，計算所述輸出電壓參考值U*與三相全橋逆變電路輸出的三相交流電壓的幅值UL的差值，並對所述差值進行比例積分運算，生成電壓變化量UL'。同時，計算所述輸出頻率參考值f*與三相全橋逆變電路的輸出頻率f的差值，並對所述差值進行比例積分運算，生成頻率變化量f'。然後，對所述電壓變化量UL'和頻率變化量f'進行dq變換，生成d軸參考分量uLd*和q軸參考分量uLq*。S403、將所述d軸參考分量uLd*和q軸參考分量uLq*作為所述電壓電流雙環控制部分中電壓外環的參考量，與濾波後的電容瞬時電壓進行比例積分運算，以生成電流內環的電流參考分量iLd*、iLq*；具體來講，首先對三相全橋逆變電路逆變輸出的三相交流電壓經LC濾波電路濾波後形成的電容瞬時電壓uLa、uLb、uLc進行dq變換，將三相靜止abc坐標系變換到兩相旋轉dq坐標系，從而將三相電容瞬時電壓uLa、uLb、uLc解耦成兩相旋轉直流分量，生成d軸電壓分量uLd和q軸電壓分量uLq。然後，計算所述d軸參考分量uLd*與所述d軸電壓分量uLd的差值，並對所述差值進行比例積分運算後，生成d軸電流參考分量iLd*；同時，計算所述q軸參考分量uLq*與所述q軸電壓分量uLq的差值，並對所述差值進行比例積分運算後，生成q軸電流參考分量iLq*。S404、將所述d軸電流參考分量iLd*和q軸電流參考分量iLq*作為所述電壓電流雙環控制部分中電流內環的參考量，與濾波後的電感瞬時電流進行比例積分運算，以生成調製分量usd*、usq*；具體來講，可以首先對三相全橋逆變電路逆變輸出的三相電流經LC濾波電路濾波後形成的電感瞬時電流iLa、iLb、iLc進行dq變換，解耦生成d軸電流分量iLd和q軸電流分量iLq。然後，計算所述d軸電流參考分量iLd*與所述d軸電流分量iLd的差值，並對所述差值進行比例積分運算後，生成d軸調製分量usd*；同時，計算所述q軸電流參考分量iLq*與所述q軸電流分量iLq的差值，並對所述差值進行比例積分運算後，生成q軸調製分量usq*。S405、對所述d軸調製分量usd*和q軸調製分量usq*進行αβ變換，即從dq旋轉坐標系變換到αβ靜止坐標系，以生成α軸分量uα*和β軸分量uβ*；S406、根據所述α軸分量uα*和β軸分量uβ*，採用電壓矢量合成法，即利用兩個非零矢量和兩個零矢量合成一個等效的電壓矢量的方法來實現SVPWM(空間矢量脈寬調製)，以生成六路調製脈衝信號PWM21、PWM22……PWM26，輸出至所述逆變器，對所述逆變器中的六個IGBT功率管K1-K6進行通斷控制，進而將整流器整流輸出的直流電壓U逆變成440V/60Hz的岸電電源，通過切換開關KM2選通的岸電輸出通路傳輸至靠港船舶，為船舶上的用電負載供電。本實施例在控制算法中設計功率控制部分和電壓電流雙環控制部分兩個環節，其中，功率控制部分可以提高整個系統的實時性，同時加入比例積分PI控制器，可以提高輸出電壓的穩定性。將功率控制部分的輸出作為電壓電流雙環控制部分的參考量，並在電壓電流雙環控制部分中以電容瞬時電壓反饋控制作為外環，以電感瞬時電流反饋控制作為內環，進行比例積分負反饋控制，通過引入電感電流內環可以提高系統的穩定性，同時對包含在環內的擾動可以起到及時的調節作用，從而改善整個逆變系統的性能，實現對逆變輸出的岸電電源的動態、精確控制。同理，上述控制算法也可以採用在控制器中編寫相應軟體程序的方式，通過控制器生成所述的六路調製脈衝信號PWM21、PWM22……PWM26，輸出至所述的逆變器，以實現對逆變器中的上下橋臂IGBT功率管K1-K6的通斷控制，繼而輸出穩定的440V/60Hz的岸電電源，滿足靠港船舶的用電需求。當複合電源工作在能量回饋狀態時，為了使逆變器能夠輸出與電網同頻、同相、同幅值的電網電源，本實施例採用電壓定向矢量控制方法，即通過調節電網側的d、q軸電流，保持直流側電壓的穩定，實現有功功率和無功功率的解耦，進而對流向電網的無功功率實現有效控制，保證複合電源發出的有功功率能夠全部流入電網。如圖5所示，本實施例的電壓定向矢量控制方法具體包括以下過程：S501、設定有功功率參考值Pref和無功功率參考值Qref；S502、對逆變器輸出的三相電壓Ulda、Uldb、Uldc(即通過LC濾波電路濾波後輸出的三相電壓)進行dq變換，將三相靜止abc坐標系變換到兩相旋轉dq坐標系，從而將逆變器輸出的三相電壓Ulda、Uldb、Uldc解耦成兩相旋轉直流分量，生成d軸電壓分量Uldd和q軸電壓分量Uldq；S503、計算d軸電流參考值Idref和q軸電流參考值Iqref，公式如下：Idref=PrefUlddIqref=QrefUldq.]]>S504、對逆變器輸出的三相電流Ilda、Ildb、Ildc(即通過LC濾波電路濾波後輸出的三相電流)進行dq變換，解耦生成d軸電流分量Id和q軸電流分量Iq；S505、計算所述d軸電流參考值Idref與所述d軸電流分量Id的差值，並通過PI控制器對所述差值進行比例積分運算後，生成d軸調製分量Ud'，同時，計算所述q軸電流參考值Iqref與所述q軸電流分量Iq的差值，並通過PI控制器對所述差值進行比例積分運算後，生成q軸調製分量Uq'。S506、計算d軸調製電壓Ud和q軸調製電壓Uq，公式如下：Ud=Uldd+Ud′-ωLfIqUd=Uldq+Uq′-ωLfId;]]>其中，ω為電網電壓的角速度，Lf為所述LC濾波電路中電感L1/L2/L3的電感量，在本實施例中，所述電感L1、L2、L3的電感量相等。S507、對所述d軸調製電壓Ud和q軸調製電壓Uq進行αβ變換，從dq旋轉坐標系變換到αβ靜止坐標系，以生成α軸分量uα*和β軸分量uβ*。S508、根據所述α軸分量uα*和β軸分量uβ*，採用電壓矢量合成法來實現SVPWM(空間矢量脈寬調製)，生成六路調製脈衝信號PWM31、PWM32……PWM36，輸出至所述逆變器，對所述逆變器中的六個IGBT功率管K1-K6進行通斷控制，進而將整流器整流輸出的直流電壓U逆變成與電網同頻、同相、同幅值的電網電源，例如380V/50Hz的電網電源，通過切換開關KM2選通的電網輸出通路併入電網，實現能量回饋功能。本實施例在控制算法中設計電流環控制，將有功功率和無功功率進行解耦，得到電感電流的參考值，與實際測得的電感電流相比較，得到的誤差信號經過瞬時電流環PI控制器作為逆變橋調製電壓信號。採用PI控制器可使穩態誤差為0，同時利用鎖相環技術，可使通過該控制得到的交流電源獲得頻率上的支撐。同樣的，上述控制算法也可以採用在控制器中編寫相應軟體程序的方式，通過控制器生成所述的六路調製脈衝信號PWM31、PWM32……PWM36，輸出至所述的逆變器，以實現對逆變器中的上下橋臂IGBT功率管K1-K6的通斷控制，繼而輸出與電網同頻、同相、同幅值的電網電源，滿足併網要求。為了使控制器能夠準確地獲取到三相交流輸入電源以及通過逆變器逆變輸出的交流電源的各項參數，以用於上述控制算法的計算，本實施例在所述複合電源的輸入側和輸出側還分別設置了用於檢測電流、電壓、電能、功能因數和頻率等參數的檢測裝置和顯示儀表，利用所述檢測裝置對複合電源輸入側和輸出側的電流、電壓、功率、頻率進行檢測，並生成相應的檢測信號發送至所述的控制器，從而實現控制器對所述複合電源運行狀態的實時監測。所述控制器在監測到輸入到複合電源的三相交流輸入電源的電壓降低或者船舶上的用電負載增加時，可以將其輸出的六路調製脈衝信號的佔空比調寬，反之將其輸出的六路調製脈衝信號的佔空比調窄，以使複合電源輸出的交流電壓保持穩定。本實施例的複合電源集岸電與能量回饋功能於一體，主要適用於船舶行業，例如採用60Hz供電制式的船舶(修船和造船業)，或者採用60Hz供電制式的冷藏貨櫃、生產線設備、淺海固定平臺和其他設備等，在保證負載正常用電的同時，還能將多餘的電量反饋給電網，減少了不必要的能源消耗，並降低了生產成本。當然，以上所述僅是本發明的一種優選實施方式，應當指出，對於本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。當前第1頁1 2 3