[發明專利]電網電源轉換穩壓裝置

有效

• 申請號: 201210002406.4
• 申請日: 2012-01-06
• 公開（公告）號: CN102570953A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 陳永泰;陳永安;程全紅;覃途遠;唐靜
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學;中國長江航運集團紅光港機廠
• 主分類號: H02P9/38
• 分類號: H02P9/38
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明屬于電工領域的電力轉換技術，是一種把國內電網電源轉換成國際上其它不同制式電源，且在負載變化時保持電壓穩定的裝置。

背景技術

在大型港口或碼頭，熙熙攘攘的船只在帶來經濟效益的同時也帶來了巨大的污染。船只?？看a頭一般可采用岸電供電，但由于國內外電網制式不同，例如日本電源為100V，歐洲電源有127V、230V等，因此存在著匹配問題，目前各國的船只仍用柴油作為主要能源，靠自帶發電機發電，因此柴油排放物對港口的污染尤為嚴重。隨著對環境保護越來越重視，使用清潔能源為船只提供動力成為了唯一的解決途徑。因各種清潔能源最終都轉化成電能輸出，而由于各國交流電工頻不盡相同，來往于港口的各國船只也可能使用不同頻率、不同電壓的交流電，要為這些船只供電，就需要一種將國內工頻交流電轉換為其他頻率和電壓的裝置。

目前國內外普遍采用的方法是將標準工頻交流電整流成直流電，再將直流電逆變成目標頻率、電壓的交流電。這種方法有兩個缺點：一是整流過程會產生高次諧波，容易引起用電設備的干擾問題，并且變頻器對輸入的直流電的穩定性要求較高，諧波問題容易導致變頻器工作狀況不佳；二是變頻器在高電壓、大電流情況下內部器件工作狀況難以確定，大量散熱容易燒毀器件，并且轉換效率也難以提高。此外，大型船只上的用電設備負載較大，極容易使發電機輸出電壓產生波動，電壓不穩將導致安全隱患。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種電網電源轉換穩壓裝置，以解決已有的采用變頻器來進行電網電源轉換的方法存在的電網污染、成本高、轉換效率低等問題。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：包括變壓器、電壓幅度檢測電路、電壓頻率檢測電路、負載電流檢測電路、手動控制電路、主控制器、多個IGBT驅動電路及模塊、相加器、顯示系統、遠程監控系統。其中：變壓器把三相發電機輸出電壓等比變換成兩路低壓輸出，第一路輸出經電壓幅度檢測電路后到主控制器，第二路輸出經電壓頻率檢測電路后到主控制器；負載回路經過負載電流檢測電路與主控制器連接；手動控制電路與主控制器連接；主控制器輸出三路PWM波給IGBT驅動電路去驅動IGBT模塊，IGBT模塊輸出勵磁電流經過相加器后共同激勵發電機；顯示系統直接與主控制器連接顯示系統實時工況，遠程監控系統對系統的運行狀況進行遠程實時監控。

所述的變壓器，把三相發電機接負載回路輸出的數百伏電壓等比降低到幾十伏，這樣不僅可以使檢測精度提高，而且安全性更高。。

所述變壓器的第一路輸出經過幅度檢測電路輸入到主控制器的電路中，通過A/D變換后由主控制器判斷得出電壓的幅度，并由主控制器編程輸出具有自動負反饋作用的第一路PWM波到第一個IGBT驅動電路去驅動該IGBT的模塊；通過負載電流檢測電路的輸出經A/D變換后由主控制器判斷得出負載回路電流大小，并由主控制器編程輸出具有自動正反饋作用的第二路PWM波到第二個IGBT驅動電路去驅動該IGBT的模塊，若負載變化使回路電流增大，則反饋輸出的PWM波占空比增大，使勵磁電流增大。兩路自動調節輸出并聯作用，從而使發電機輸出的電壓基本保持不變。

所述變壓器的第二路輸出經過電壓頻率檢測電路輸入到主控制器后，通過A/D變換再由主控制器判斷得出所測電壓的頻率。

所述手動控制電路使主控制器輸出相應占空比的第三路PWM波到第三個IGBT驅動電路去驅動該IGBT的模塊，其強制調節輸出可以控制三相發電機勵磁線圈中的勵磁電流大小來改變發電機電壓。

上述三個IGBT模塊輸出通過相加器并聯，共同控制三相發電機勵磁線圈中的勵磁電流。

所述顯示系統由主控制器控制實時顯示三相發電機的輸出電壓幅度與頻率、變壓器的輸出電壓幅度與頻率、負載回路電流大小及主控制器輸出的PWM波的頻率和占空比。

所述遠程監控系統和主控制器的通信信道是有線信道或無線信道，并且通過網頁、應用程序或移動終端對系統的運行狀況進行遠程實時監控。

所述轉換穩壓裝置采用IGBT模塊控制發電機勵磁線圈中電流大小，屬于強電控制部分，而電壓幅度檢測電路、電壓頻率檢測電路、負載電流檢測電路、主控制器、手動控制電路、顯示系統是弱電部分，裝置中對強弱電進行隔離是采用光電耦合器、電流互感器實現的。

本發明提供的上述電網電源轉換穩壓裝置，其由24V蓄電池電源變換出四組獨立的低壓電源。電源獨立，減少了各電路相互之間的干擾，增加了系統的安全性。

本發明提供的轉換穩壓裝置，其與現有技術相比具有以下的主要優點：