CN109995072A - 高压变频器多机并联岸电电源装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高压变频器多机并联岸电电源装置及其控制方法，该装置由人机界面（触摸屏）、信号调制板、多台高压变频器及其主控制板组成。人机界面与信号调制板采用串行通讯线连接，信号调制板根据人机界面设置电压、频率产生调制波数据,然后经过多路单膜光纤传输给各套高压变频器主控制板，主控制板经多组光纤通讯传送给高压变频器三相多级串联功率单元,多台高压变频器最终输出同相位、同频率、同幅值的交流高压电源。该控制方法各台高压变频器相互独立，无主从之分，不受通讯距离的限制，稳定性和可靠性高，抗干扰能力强。

Description

高压变频器多机并联岸电电源装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及高压岸电电源，尤其涉及一种高压变频器多机并联装置及其控制方法。
背景技术
光纤是为了远距离高质量的传输网络信号来使用的，光在单模光纤中是沿着直线进行传播，无反射，所以其传播距离非常远。触摸液晶屏被用作人机界面显示器，人机界面的用户界面能更好地反映出设备和流程的状态，并通过视觉和触摸的效果，带给客户更直观的感受。人机界面作为产品是连接可编程序控制器（PLC）、变频器、直流调速器、仪表等工业控制设备，利用显示屏显示，通过输入单元（如触摸屏、键盘、鼠标等）写入工作参数或输入操作命令，实现人与机器信息交互的数字设备,由硬件和软件两部分组成。
多机并联岸电电源***解决了单机最大容量受电力电子器件、散热技术和成本限制的问题，具有效率高、容量配置灵活的特点。并联运行对输出电压同步性要求很高，若不同步会引起环流，输出电流不均等问题， 严重时或损坏设备，这对协调同步控制***要求高，现有技术控制算法复杂，不易实现。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供了一种简单可靠的多台高压变频器并联运行岸电电源装置,容量可以通过触摸屏选择启动高压变频器的数量来灵活配置，解决单机最大容量受电力电子器件、散热技术和成本限制的问题。
本发明另一个要解决的技术问题是提供了一种多台高压变频器并联运行岸电电源的控制方法, 采用故障冗余设计方式，保证不影响岸电船舶***的运行，增加了***的可靠性及稳定性。
对于本发明高压变频器多机并联岸电电源装置来说，上述技术问题是这样加以解决的：该装置包括显控人机界面的触摸屏，信号调制板和多台高压变频器及其主控制板。所述人机界面与信号调制板采用串行通讯线连接，信号调制板与高压变频器主控制板采用单膜光纤通讯连接。
进一步岸电电源电压及频率通过人机界面设置，人机界面将设置数据发送给信号调制板, 信号调制板通过单膜光纤分别给n台高压变频器主控制板发送调制波、控制数据，并保持数据同步发送给每套高压变频器的主控制板，主控制板参考同一调制波数据采用移相载波调制技术，产生多组SPWM调制数据通过光纤发送给三相多级串联的功率单元，最终每套高压变频器输出同幅值、同相位、同频率的高压电源，并联形成岸电电源供电母线。
进一步的是，触摸屏具有监视功能，各套高压变频器主控制板将采集到的电压、电流、故障、报警等数据，通过单膜光纤反馈给信号调制板，信号调制板通过RS485通讯传给触摸屏显示。
再进一步的是，具有运行自动锁定参数设置功能，防止运行过程中的误操作，需通过解锁才能对输出电压进行调整； 当某台变频器出现问题后自动退出，其他变频器保持正常运行。
对于本发明高压变频器多机并联岸电电源的控制方法来说，上述技术问题是这样加以解决的：
（1）各高压变频器***得电，在触摸屏中选择需启动的设备，然后对应设备输入、输出断路器，在触摸屏中设置合闸信号，给各变频器***中发合闸信号，将各对应的断路器合闸。
（2）根据船舶供电需要的电压及频率，在触摸屏上设置输出电压与频率，将设置的数据通过Modbus通讯传送给信号调制板，信号调制板产生三相之间互差120°的调制波，并将调制波数据通过单膜光纤发送给每台高压变频器主控制***，各主控制***通过DSP与FPGA进行移相载波调制，产生多组SPWM数据，经过多路光纤传输给各相多级串联的功率单元，然后各相串联的功率单元叠加成相位之间互差120°的三相高压交流电源。
（3）启动运行，由于各套高压变频器调制数据保持一致，实时保持输出同幅值、同频率、同相位电压，并联运行形成岸电电源供电母线，各台变频电源之间无环流产生。
（4）当多套高压变频器并联运行后，可通过触摸屏查看各高压变频器实时数据和状态，触摸屏输出电压及频率设置自动锁定，修改参数前需要进行解锁操作。
（5）当其中一台设备出现故障，该高压变频器主控制***发出断路器分闸指令，立即将输入、输出断路器分断，使其迅速脱离***，其他设备继续正常运行，同时通过单膜光纤将故障信号传输给信号调制板，再经信号调制板传送给触摸屏显示，便于察看运行情况。
本发明采用DSP+FPGA多层结构方式，确保输出同频率、同相位、同幅值，使各台并联电源之间无环流，因此在各台并联电源之间无需再额外增加均流电抗器或其他均流设备，降低了成本，也简化了***接线。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明高压变频器多机并联岸电电源装置及其控制方法的结构示意图
图2为图1所示控制方法的实施流程图。
具体实施方式
图1给出一种高压变频器多机并联岸电电源装置及其控制方法，包括：以触摸屏作为人机界面，以DSP与FPGA为核心的信号调制板，多台高压变频器及其主控制板。触摸屏与信号调制板使用RS485相连，信号调制板与各高压变频器主控制板使用单膜光纤相连。
图2是一种高压变频器多机并联岸电电源控制方法实施流程图。首先在触摸屏上启动图1中n#高压变频器，对应输入断路器QF1n、输出断路器QF1n在触摸屏中显示合闸信号；然后在触摸屏上设置船舶供电需要的电压及频率；通过Modbus通讯传送给信号调制板；启动高压变频器并联运行，查看各高压变频器实时数据和状态；触摸屏设置输出电压及频率自动锁定，修改参数前需要进行解锁操作；最后，当其中一台设备出现故障，该高压变频器主控制***发出指令将输入、输出断路器分断，其他设备继续正常运行。
本***输入高压母线不限于同一段电网，触摸屏与信号调制板通讯协议不限于Modbus。应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种高压变频器多机并联岸电电源装置，包括:显控人机界面的触摸屏，检测任意高压变频器运行的信号调制板，各台高压变频器主控制板之间相互独立以及故障后自动分断与之对应的断路器,其特征在于：所述触摸屏与信号调制板采用串行通讯电缆连接；信号调制板与多台高压变频器主控制板采用单模光纤通讯电缆连接；输入高压母线经断路器送入高压变频器，高压变频器经输出断路器并联接入岸电电源供电母线。
2.一种高压变频器多机并联岸电电源控制方法，该方法包括下列步骤：
（1）在触摸屏中选择需启动的设备，然后对应设备输入、输出断路器，给各变频器***中发合闸信号，将各对应的断路器合闸；
（2）在触摸屏上设置船舶供电需要的输出电压与频率，将设置的数据通过Modbus通讯传送给信号调制板，经过多路光纤传输给各相多级串联的功率单元；
（3）由于各台高压变频器调制数据保持一致，启动运行时保持输出同幅值、同频率、同相位电压，并联运行形成岸电电源供电母线；
（4）当多台高压变频器并联运行后，可通过触摸屏查看各高压变频器实时数据和状态，触摸屏输出电压及频率设置自动锁定，修改参数前需要进行解锁操作；
（5）当其中一台设备出现故障，该高压变频器主控制板发出断路器分闸指令，立即将输入、输出断路器分断，使其迅速脱离装置，其他设备继续正常运行。
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