CN107732913A - 船舶岸电供电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开船舶岸电供电装置，设置包括移相变压器单元、功率单元和滤波单元，移相变压器单元中设有与移相整流变压器的输出绕组数量相同的、交错并联的AC/DC/AC模块来提高等效开关效率，避免产生谐波污染，进而提高电能质量；设置三个整流逆变器模块，内设至少1个整流逆变器子模块依次串联，每个整流逆变器子模块均设有旁路电路，当某个整流逆变器子模块出现故障时，可由旁路电路直接将其旁路，各个整流逆变器子模块电路结构相同，可互换，便于调试，以保证电能质量；滤波单元设置并联型有源滤波器、电抗器以及无源滤波器，在维持原有转换率的同时，克服了单独使用并联有源滤波装置和无源滤波装置的不足，有效抑制谐波，保证电能质量。

Description

船舶岸电供电装置
技术领域
本发明涉及停靠于港口码头的船舶供电的岸电电源，具体涉及船舶岸电供电装置。
背景技术
船舶靠港时采用按点进行供电，现有技术中，船舶的配置为6.6KV/50Hz、6KV/60Hz、480KV/60Hz，可将岸电分为低压岸电、中压岸电和高压岸电。低压岸电是通过降压变压器将高压电降压到功率半导体可承受范围，采用AC/DC/AC的方式改变频率和相位；中压岸电通过增设升压变压器实现；高压岸电通过级联直挂变频电源进行AC/DC/AC变换实现。上述技术受限于开关器件的开关频率和效率的限制，使得变频器整流和逆变对电网的电能造成谐波污染，降低了为船舶供电的电能质量。
发明内容
本发明提供船舶岸电供电装置，解决现有技术存在的电能质量差的问题。
本发明通过以下技术方案解决上述问题：
船舶岸电供电装置，包括移相变压器单元、功率单元和滤波单元；
外部岸电经移相变压器单元、功率单元和滤波单元后为外部船舶供电；所述移相变压器单元包括至少1个移相整流变压器以及N组AC/DC/AC模块，其中N≥1，N为正整数，N的值与移相整流变压器的输出绕组的总数量相同；所述N组AC/DC/AC模块交错并联连接，输出三相信号至功率单元。
进一步地，所述移相整流变压器的数量为2个，每个移相整流变压器含12个输出绕组。
进一步地，所述功率单元由三个整流逆变器模块组成，分别为第一整流逆变器模块、第二整流逆变器模块、第三整流逆变器模块；所述第一整流逆变器模块、第二整流逆变器模块、第三整流逆变器模块电路结构相同；所述第一整流逆变器模块由至少1个第一整流逆变器子模块组成；各第一整流逆变器子模块依次串联；每个第一整流逆变器子模块均设有旁路电路；在各第一整流逆变器子模块中，包括有第一三相全波整流器和第一单相全桥逆变器，所述第一三相全波整流器和第一单相全桥逆变器串联连接。
进一步地，所述第一整流逆变器子模块的数量为8个。
进一步地，所述滤波单元由并联型有源滤波器、电抗器以及无源滤波器组成；所述并联型有源滤波器接收功率单元的信号进行滤波后，经电抗器和无源滤波器处理后为外部船舶供电。
进一步地，所述无源滤波器由M组不同调谐频率的单调谐滤波器和高通滤波器组成，其中M≥1，M为正整数，M为需要抑制的谐波的数量。
与现有技术相比，具有如下特点：
1、设置包括移相变压器单元、功率单元和滤波单元，移相变压器单元中设有与移相整流变压器的输出绕组数量相同的、交错并联的AC/DC/AC模块来提高等效开关效率，避免产生谐波污染，进而提高电能质量；
2、针对移相变压器单元的三相输出，功率单元设有三个整流逆变器模块与之对应，且每个整流逆变器模块中设有至少1个整流逆变器子模块依次串联，每个整流逆变器子模块均设有1个全波整流器和1个单相全桥逆变器，每个整流逆变器子模块均设有旁路电路，当某个整流逆变器子模块出现故障时，可由旁路电路直接将其旁路，各个整流逆变器子模块电路结构相同，可互换，便于调试，以保证电能质量；
3、滤波单元设置并联型有源滤波器、电抗器以及无源滤波器，在维持原有转换率的同时，克服了单独使用并联有源滤波装置和无源滤波装置的不足，有效抑制谐波，保证电能质量。
附图说明
图1为本发明结构原理框图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
船舶岸电供电装置，包括移相变压器单元、功率单元和滤波单元；外部岸电经移相变压器单元、功率单元和滤波单元后为外部船舶供电；所述移相变压器单元包括至少1个移相整流变压器以及N组AC/DC/AC模块，其中N≥1，N为正整数，N的值与移相整流变压器的输出绕组的总数量相同；所述N组AC/DC/AC模块交错并联连接，输出三相信号至功率单元。
AC/DC/AC模块主要包括有晶闸管和PWM逆变器，其中，晶闸管为无触点开关，施加正向电流且门极具有触发电流时，晶闸管的负载电路导通；PWM逆变器根据PWM周期的变化开始或停止逆变。AC/DC/AC模块通过系列的晶闸管和PWM逆变器，将岸电通过多脉波整流成直流，在通过载波移相并联的PWM逆变器跟踪船舶电源***的电压和相位，通过载波移相实现无谐波输出，提高电网质量。
所述移相整流变压器的数量为2个，每个移相整流变压器含12个输出绕组。每个移相整流变压器对应一组AC/DC/AC模块，本发明有24各输出绕组，对应有24个AC/DC/AC模块，这24个AC/DC/AC模块以交错载波的方式交错并联，连接至功率单元和滤波单元。交错并联等效开关的频率是移相整流变压器中单个开关频率的倍数，该连接方式有效提高输出开关频率，利用PWM逆变器的漏感或者很小的输出电感，便能有效抑制谐波输出。
所述功率单元由三个整流逆变器模块组成，分别为第一整流逆变器模块、第二整流逆变器模块、第三整流逆变器模块；所述第一整流逆变器模块、第二整流逆变器模块、第三整流逆变器模块电路结构相同；所述第一整流逆变器模块由至少1个第一整流逆变器子模块组成；各第一整流逆变器子模块依次串联；每个第一整流逆变器子模块均设有旁路电路；在各第一整流逆变器子模块中，包括有第一三相全波整流器和第一单相全桥逆变器，所述第一三相全波整流器和第一单相全桥逆变器串联连接。
第一整流逆变器模块接收移相变压器单元输出的A相电压，第二整流逆变器模块接收移相变压器单元输出的B相电压，第二整流逆变器模块接收移相变压器单元输出的C相电压。第二整流逆变器模块由至少1个第二整流逆变器子模块组成；各第二整流逆变器子模块依次串联；每个第二整流逆变器子模块均设有旁路电路；在各第二整流逆变器子模块中，包括有第二三相全波整流器和第二单相全桥逆变器，所述第二三相全波整流器和第二单相全桥逆变器串联连接。第三整流逆变器模块由至少1个第三整流逆变器子模块组成；各第三整流逆变器子模块依次串联；每个第三整流逆变器子模块均设有旁路电路；在各第三整流逆变器子模块中，包括有第三三相全波整流器和第三单相全桥逆变器，所述第三三相全波整流器和第三单相全桥逆变器串联连接。
第一整流逆变器子模块的输入端与移相变压器单元的A相输出信号连接，输出端与滤波单元一路输入端连接；第二整流逆变器子模块的输入端与移相变压器单元的B相输出信号连接，输出端与滤波单元另一路输入端连接；第三整流逆变器子模块的输入端与移相变压器单元的C相输出信号连接，输出端与滤波单元又一路输入端连接。
本发明中，所述第一整流逆变器子模块的数量为8个，第二整流逆变器子模块的数量为8个，第三整流逆变器子模块的数量为8个。任一全波整流器或单相全桥逆变器出现故障，都可通过旁路电路将其旁路，使用同相的其它组的全波整流器和单相全桥逆变器。本发明采用24脉冲整流方式，改善岸电测的电流波形，降低输入电流谐波成分，提高功率因素，使得负载下的岸电侧的功率因素接近1。
所述滤波单元由并联型有源滤波器、电抗器以及无源滤波器组成；所述并联型有源滤波器接收功率单元的信号进行滤波后，经电抗器和无源滤波器处理后为外部船舶供电。所述无源滤波器承担主要的谐波抑制任务，由M组不同调谐频率的单调谐滤波器和高通滤波器组成，其中M≥1，M为正整数，M为需要抑制的谐波的数量。如需要抑制1、3、5、6次四种谐波，则M＝4。并联型有源滤波器补偿剩余的谐波，能有效降低其容量，减少成本，改善电能。

Claims (6)

1.船舶岸电供电装置，其特征在于：
包括移相变压器单元、功率单元和滤波单元；
外部岸电经移相变压器单元、功率单元和滤波单元后为外部船舶供电；所述移相变压器单元包括至少1个移相整流变压器以及N组AC/DC/AC模块，其中N≥1，N为正整数，N的值与移相整流变压器的输出绕组的总数量相同；所述N组AC/DC/AC模块交错并联连接，输出三相信号至功率单元。
2.根据权利要求1所述的船舶岸电供电装置，其特征在于：
所述移相整流变压器的数量为2个，每个移相整流变压器含12个输出绕组。
3.根据权利要求1所述的船舶岸电供电装置，其特征在于：
所述功率单元由三个整流逆变器模块组成，分别为第一整流逆变器模块、第二整流逆变器模块、第三整流逆变器模块；所述第一整流逆变器模块、第二整流逆变器模块、第三整流逆变器模块电路结构相同；
所述第一整流逆变器模块由至少1个第一整流逆变器子模块组成；各第一整流逆变器子模块依次串联；每个第一整流逆变器子模块均设有旁路电路；
在各第一整流逆变器子模块中，包括有第一三相全波整流器和第一单相全桥逆变器，所述第一三相全波整流器和第一单相全桥逆变器串联连接。
4.根据权利要求3所述的船舶岸电供电装置，其特征在于：所述第一整流逆变器子模块的数量为8个。
5.根据权利要求1所述的船舶岸电供电装置，其特征在于：
所述滤波单元由并联型有源滤波器、电抗器以及无源滤波器组成；所述并联型有源滤波器接收功率单元的信号进行滤波后，经电抗器和无源滤波器处理后为外部船舶供电。
6.根据权利要求5所述的船舶岸电供电装置，其特征在于：
所述无源滤波器由M组不同调谐频率的单调谐滤波器和高通滤波器组成，其中M≥1，M为正整数，M为需要抑制的谐波的数量。
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