船用多电制混合模拟负载系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种船用多电制混合模拟负载系统，具有直流28V、三相中频115V、直流270V三路输入接口，一路三相380V交流输出接口。28V/270V DC/DC单元、115V/270V AC/DC单元分别将直流28V、三相中频115V变换为直流270V，与直流270V输入形成直流270V母线，统一电压下方便配置阻性负载。隔离升压单元将直流270V母线电压隔离升压为直流620V为并网逆变单元提供条件。并网逆变单元将直流620V能量回馈给三相交流380V电网，实现能量回馈模拟负载功能。采用母线电压设计，三种电制共用电源模块和阻性负载，节省了空间尺寸和重量，有效减少了模拟负载的种类和数量，提高了模拟负载的利用率，节约了有限的船体空间资源，具有较高的经济效益。济效益。济效益。

【技术实现步骤摘要】
船用多电制混合模拟负载系统


[0001]本技术涉及一种电力电子模拟负载技术，特别涉及一种船用多电制混合模拟负载系统。

技术介绍

[0002]船用模拟负载为船上电源装置调试时充当负载，为检测船上电源设备好坏提供了检测条件。现有船用模拟负载为阻性模拟负载，即通过功率电阻消耗相应的负载功率。阻性模拟负载有以下3个缺点：
[0003]1)不同电制、不用功率的电源装置需要不同阻值的阻性模拟负载，导致船用模拟负载规格、数量繁多，过多占用船体有限的空间资源，每种负载对应一种电源装置，利用率低，造成资源的浪费。
[0004]2)阻性模拟负载将电能通过电阻产生热量消耗掉，没有回馈到电网中，造成电能的浪费。
[0005]3)阻性模拟负载通常分档设置功率，无法连续设置负载功率，且无法调整负载功率因数。

技术实现思路

[0006]针对阻性模拟负载存在的问题，提出了一种船用多电制混合模拟负载系统，提高利用率，降低能源损耗。
[0007]本技术的技术方案为：一种船用多电制混合模拟负载系统，包括28V/270V DC/DC单元、115V/270V AC/DC单元、隔离升压单元、并联逆变单元、阻性负载单元、辅助电源单元、控制单元和显控单元；
[0008]所述28V/270V DC/DC单元，接于DC28V电源和DC 270V母线之间，用于直流28V升压至直流母线270V电压；
[0009]所述115V/270V AC/DC单元，接于三相中频115V电源和DC 270V母线之间，用于将三相中频115V转换为直流母线270V电压；
[0010]所述隔离升压单元，接于DC 270V母线和DC 620V母线之间，用于将直流270V隔离升压到直流620V，为并网逆变单元提供足够高的电压；
[0011]所述并网逆变单元，接于DC 620V母线和三相交流380V电网之间，能量双向流动，用于将功率回馈到三相交流380V电网中和等效模拟相应功率的负载；
[0012]所述阻性负载单元，输入端接DC 270V母线，由6组直流接触器、6组功率电阻组成，每组直流接触器与对应一组功率电阻串联，用于提供6档阻性负载；
[0013]所述辅助电源单元，输入端分别接直流28V电源、三相中频115V电源、直流270V母线，输出直流24V为控制单元和显控单元供电；
[0014]所述辅助电源单元，由28V/24V辅电模块、115V/24V辅电模块、270V/24V辅电模块及对应模块输出的钳位二极管组成；
[0015]所述控制单元，通过CAN总线与显控单元、28V/270V DC/DC单元、115V/270V AC/DC单元、隔离升压单元、并联逆变单元进行通讯，接收显控单元的运行模式设置、功率设置，输出控制各功率单元的运行，实现能量馈网功能，或者通过控制直流接触器的开通和关断模拟相应功率的阻性负载；
[0016]所述显控单元，采用触摸屏实现人机交互。
[0017]优选的，所述28V/270V DC/DC单元采用高升压比的LCC拓扑隔离升压电路，串联谐振实现软开关。
[0018]优选的，所述115V/270V AC/DC单元采用多脉波整流电路或PWM降压整流电路，抑制输入谐波电流。
[0019]优选的，所述隔离升压单元采用定频开环LLC电路。
[0020]优选的，所述并网逆变单元采用T型三电平电路，能量双向流动。
[0021]优选的，所述阻性负载单元中阻性负载为不锈钢材质，每只10kW，形成0、10kW、20kW、30kW、40kW、50kW、60kW 7档阻性负载功率。
[0022]本技术的有益效果在于：本技术船用多电制混合模拟负载系统，可作为直流28V、直流270V、三相中频115V三种电制的模拟负载，支持能量馈网和阻性消耗两种工作模式，是一种混合式模拟负载。采用母线电压设计，三种电制共用电源模块和阻性负载，节省了空间尺寸和重量，有效减少了模拟负载的种类和数量，提高了模拟负载的利用率，节约了有限的船体空间资源，具有较高的经济效益。
附图说明
[0023]图1为本技术船用多电制混合模拟负载系统结构示意图；
[0024]图2为本技术船用多电制混合模拟负载系统中辅助电源单元组成图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。本实施例以本技术技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限于下述的实施例。
[0026]本实施例如图1所示船用多电制混合模拟负载系统结构示意图，包括28V/270V DC/DC单元、115V/270V AC/DC单元、隔离升压单元、并联逆变单元、阻性负载单元、辅助电源单元、控制单元和显控单元。额定回馈电网功率40kW,额定阻性负载60kW。
[0027]所述的28V/270V DC/DC单元输入端接DC28V电源，输出端接DC 270V母线，其作用是将直流28V升压至直流母线270V电压。采用高升压比的LCC拓扑隔离升压电路，变压器变比为1:9，开关频率100k左右，串联谐振实现软开关，效率可以达到97％以上，3U标准模块可以实现20kW额定功率转换。
[0028]所述的115V/270V AC/DC单元输入端接三相中频115V电源，输出端接DC270V母线，其作用是将三相中频115V转换为直流母线270V电压。根据实船需要设计额定功率120kVA,采用18多脉波整流电路，有效抑制输入谐波电流，采用4个3U标准模块并联实现，每个模块30kVA。也可采用PWM降压整流电路。
[0029]所述的隔离升压单元输入端接DC 270V母线，输出端接DC 620V母线，其作用是将
直流270V隔离升压到直流620V，为并网逆变单元提供足够高的电压。根据回馈电网功率，采用2个3U标准模块并联实现额定40kW功率，每个模块功率为20kW。采用定频开环LLC电路，具有高频软开关、效率高、功率密度高、控制简单等优点，适合应用在中间级隔离升压场合。
[0030]所述的并网逆变单元输入端接DC 620V母线，输入端接三相交流380V电网，其作用将功率回馈到三相交流380V电网中，等效模拟相应功率的负载。根据回馈电网功率，采用2个3U标准模块并联实现额定40kW功率，每个模块功率为20kW。采用T型三电平电路，能量可以双向流动，较常规两电平PWM逆变电路具有磁性元器件重量轻、尺寸小，效率高等优点。
[0031]所述的阻性负载单元输入端接DC 270V母线，由6组直流接触器(KM1
‑
KM6)、6组功率电阻组成，每组直流接触器与对应一组功率电阻串联，其作用是提供6档阻性负载。控制单元根据负载功率设置开通或关断相应直流接触器以控制阻性负载的功率。阻性负载为不锈钢材质，每只10kW(270V)，形成0、10kW、20kW、30kW、40kW、50kW、60本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用多电制混合模拟负载系统，其特征在于，包括28V/270V DC/DC单元、115V/270V AC/DC单元、隔离升压单元、并联逆变单元、阻性负载单元、辅助电源单元、控制单元和显控单元；所述28V/270V DC/DC单元，接于DC28V电源和DC 270V母线之间，用于直流28V升压至直流母线270V电压；所述115V/270V AC/DC单元，接于三相中频115V电源和DC 270V母线之间，用于将三相中频115V转换为直流母线270V电压；所述隔离升压单元，接于DC 270V母线和DC 620V母线之间，用于将直流270V隔离升压到直流620V，为并网逆变单元提供足够高的电压；所述并网逆变单元，接于DC 620V母线和三相交流380V电网之间，能量双向流动，用于将功率回馈到三相交流380V电网中和等效模拟相应功率的负载；所述阻性负载单元，输入端接DC 270V母线，由6组直流接触器、6组功率电阻组成，每组直流接触器与对应一组功率电阻串联，用于提供6档阻性负载；所述辅助电源单元，输入端分别接直流28V电源、三相中频115V电源、直流270V母线，输出直流24V为控制单元和显控单元供电；所述辅助电源单元，由28V/24V辅电模块、115V/24V辅电模块、270V/24V辅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳军，王云鹏，段续皇，杨晟飞，何必，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七〇四研究所，
类型：新型
国别省市：