【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及停靠于港口码头的船舶供电的岸电电源，尤其涉及一种交错移相高压岸基变频电源拓扑结构及控制方法。
技术介绍
1、我国年港口货物吞吐量达80多亿吨，居世界之首，每年在我国沿海和内河港口靠泊装卸货物的船舶数量巨大。由于全世界几乎所有的船舶均使用轻质或重质柴油为燃料的发电机自行发电，相当于每艘船舶就是一个小型发电厂，一个移动的烟囱，既造成污染，又浪费能源。近年来，对船舶大气污染物排放控制提出更高的要求，“船舶靠港后应当优先使用岸电”。
2、船舶岸基供电技术一经提出，便有大量的工程技术人员和专家学者对该项技术所涉及的包括船舶岸电岸基供电系统、变频变压供电技术、船岸快速连接技术、船岸信息交互技术等主要关键技术开展了研究，并在部分港口开展了示范工程建设。
3、船舶岸电系统是为船舶服务的，岸电设施的建设也是以满足船舶的需求为目标，系统需要考虑当前停靠船舶的用电需求，以及港口规划停靠船舶的用电需求，为匹配船舶的用电需求，需匹配相应的供电方案，从而要求了岸基变频电源具备的功能。为满足高压大容量船舶用电和供电系统的功能需求，如邮轮等，实现岸基变频电源设备的可靠应用，目前岸基变频电源朝着大容量、高电能质量、高可靠性方向发展。
4、在船舶岸电系统中，由于船舶电力设备与岸上供电系统的不同步，以及非线性负载的存在，常常会产生谐波。这些谐波会对供电系统产生负面影响，如增加线路损耗、干扰通讯设备、影响设备正常运行等；同时，大容量船舶越来越多，岸基变频电源也亟需大容量化。因此，如何有效应对船舶岸电中的谐波，提高供电系
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种交错移相高压岸基变频电源拓扑结构及控制方法，实现了大容量、低谐波污染的岸基变频电源，满足了现代电力系统对高效、稳定、环保的需求。
2、为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种交错移相高压岸基变频电源拓扑结构，包括移相变压器一、移相变压器二、功率单元，移相变压器一、移相变压器二的原边绕组均采用延边三角形接法与高压电源连接，功率单元的输入端u/v/w均采用延边三角形接法，奇数个功率单元分别与移相变压器一的相应的副边绕组通过端口连接，偶数个功率单元分别与移相变压器二的相应的副边绕组通过端口连接，移相变压器一和移相变压器二的每相副边绕组的相应的功率单元串联连接，并形成单相功率单元组，三个单相总功率单元组采用星形接法与隔离变压器的输入端通过端口连接，隔离变压器的输出端用于与外部船舶供电。
4、还包括滤波器，滤波器包括电抗器、电容器、电阻，隔离变压器的输入端和功率单元之间连接有电抗器，隔离变压器的输入端还并联连接有电容，电容与电阻串联连接。
5、功率单元为h桥级联型功率单元，每个功率单元的直流侧与吸收电路连接，吸收电路包括串联连接的igbt模块和电阻，吸收电路用于吸收与外部船舶连接过程中的逆功率。
6、每个功率单元均设置有旁路电路，旁路电路与功率单元的h桥逆变电路的交流端口连接，旁路电路设置有接触器，用于功率单元的旁路电路进入冗余控制。
7、h桥逆变电路包括igbt管a+和igbt管a-构成h桥逆变电路的桥臂一、igbt管b+和igbt管b-构成h桥逆变电路的桥臂二，吸收电路与桥臂一和桥臂二并联连接。
8、移相变压器一和移相变压器二同时满足额定电压相等、变比近似相同、联结组别标号相同、短路阻抗标幺值近似相等和短路阻抗角近似相同；
9、移相变压器一和移相变压器二的变比之间误差不超过±0 .5％；移相变压器一和移相变压器二的短路阻抗标幺值、短路阻抗角误差不超过±10％。
10、拓扑结构实现交错移相高压岸基变频电源控制方法，内容如下：
11、1）移相变压器一的原边绕组采用延边三角形超前移相固定角度，移相变压器二的原边绕组采用延边三角形滞后移相相同角度，移相变压器一和移相变压器二的原边绕组交错移相，形成移相角度相位差；
12、2）移相变压器一和移相变压器二分别以各自原边绕组的线电压为参考，移相变压器一和移相变压器二的副边绕组再移相预定角度，使得移相变压器一和移相变压器二形成多级移相。
13、移相变压器一和移相变压器二以副边绕组不移相、副边绕组超前相位、副边绕组滞后相位的方式获得多级移相角度。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
15、1、交错移相高压岸基变频电源拓扑结构通过移相变压器一、移相变压器二交错移相设计、功率单元串联叠加以及配置滤波器和隔离变压器，结合移相变压器原边与副边的错位移相设计，显著提升了谐波抑制效果，远优于传统原边不移相方案（见图4），移相变功率单元系统有效滤除大量谐波和低谐波污染，从而防止了岸基电源自身产生的谐波对电网的危害，确保了系统运行的稳定与高效；
16、2、移相变压器一、移相变压器二的并联连接，实现了单机大容量的突破，模块化设计使得系统内部功率单元串联输出，无需额外变压装置，提高了电能的传递效率，同时，系统具备更高的载波频率和更大的电压输出范围，尤其适合岸基电源的需求；
17、3、交错移相方法高度灵活，允许系统按不同移相角度配置，容易适应不同电压等级的电源系统需求，通过移相方案，最大限度地减少了谐波传递，实现了电网与船舶之间的高效电能转换，一体化的设计不仅节约了占地面积，更使得应用过程简便易行；
18、4、相较于多台设备并联实现大容量岸基电源的方案，本专利技术实现了单机大容量，减少了输出滤波器和电缆的使用，从而提高了整体效率，从而显著降低了成本，无需复杂算法和高精度设备，在节省成本的同时，也提升了系统的经济效能；
19、5、交错移相高压岸基变频电源拓扑结构为电力系统的高效、稳定运行提供有力支撑，具有广泛的应用前景，不仅应用于船舶岸电系统，还可应用于石油石化、冶金、风力发电等高功率需求的场合。
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1.一种交错移相高压岸基变频电源拓扑结构，其特征在于，包括移相变压器一、移相变压器二、功率单元，移相变压器一、移相变压器二的原边绕组均采用延边三角形接法与高压电源连接，功率单元的输入端U/V/W均采用延边三角形接法，奇数个功率单元分别与移相变压器一的相应的副边绕组通过端口连接，偶数个功率单元分别与移相变压器二的相应的副边绕组通过端口连接，移相变压器一和移相变压器二的每相副边绕组的相应的功率单元串联连接，并形成单相功率单元组，三个单相总功率单元组采用星形接法与隔离变压器的输入端通过端口连接，隔离变压器的输出端用于与外部船舶供电。
2.根据权利要求1所述的一种交错移相高压岸基变频电源拓扑结构，其特征在于，还包括滤波器，滤波器包括电抗器、电容器、电阻，隔离变压器的输入端和功率单元之间连接有电抗器，隔离变压器的输入端还并联连接有电容，电容与电阻串联连接。
3.根据权利要求1所述的一种交错移相高压岸基变频电源拓扑结构，其特征在于，所述的功率单元为H桥级联型功率单元，每个功率单元的直流侧与吸收电路连接，吸收电路包括串联连接的IGBT模块和电阻，吸收电路用于吸收与外部船
4.根据权利要求3所述的一种交错移相高压岸基变频电源拓扑结构，其特征在于，每个功率单元均设置有旁路电路，旁路电路与功率单元的H桥逆变电路的交流端口连接，旁路电路设置有接触器，用于功率单元的旁路电路进入冗余控制。
5.根据权利要求4所述的一种交错移相高压岸基变频电源拓扑结构，其特征在于，所述的H桥逆变电路包括IGBT管A+和IGBT管A-构成H桥逆变电路的桥臂一、IGBT管B+和IGBT管B-构成H桥逆变电路的桥臂二，吸收电路与桥臂一和桥臂二并联连接。
6.根据权利要求1所述的一种交错移相高压岸基变频电源拓扑结构，其特征在于，移相变压器一和移相变压器二同时满足额定电压相等、变比近似相同、联结组别标号相同、短路阻抗标幺值近似相等和短路阻抗角近似相同；
7.一种如权利要求1-6任意一项所述的拓扑结构实现交错移相高压岸基变频电源控制方法，其特征在于，具体包括：
8.根据权利要求7所述的一种交错移相高压岸基变频电源控制方法，其特征在于，移相变压器一和移相变压器二以副边绕组不移相、副边绕组超前相位、副边绕组滞后相位的方式获得多级移相角度。
...【技术特征摘要】
1.一种交错移相高压岸基变频电源拓扑结构，其特征在于，包括移相变压器一、移相变压器二、功率单元，移相变压器一、移相变压器二的原边绕组均采用延边三角形接法与高压电源连接，功率单元的输入端u/v/w均采用延边三角形接法，奇数个功率单元分别与移相变压器一的相应的副边绕组通过端口连接，偶数个功率单元分别与移相变压器二的相应的副边绕组通过端口连接，移相变压器一和移相变压器二的每相副边绕组的相应的功率单元串联连接，并形成单相功率单元组，三个单相总功率单元组采用星形接法与隔离变压器的输入端通过端口连接，隔离变压器的输出端用于与外部船舶供电。
2.根据权利要求1所述的一种交错移相高压岸基变频电源拓扑结构，其特征在于，还包括滤波器，滤波器包括电抗器、电容器、电阻，隔离变压器的输入端和功率单元之间连接有电抗器，隔离变压器的输入端还并联连接有电容，电容与电阻串联连接。
3.根据权利要求1所述的一种交错移相高压岸基变频电源拓扑结构，其特征在于，所述的功率单元为h桥级联型功率单元，每个功率单元的直流侧与吸收电路连接，吸收电路包括串联连接的igbt模块和电阻，吸收电路用于吸收与外部船舶连接过程中的逆...
【专利技术属性】
技术研发人员：王绪宝，白宏磊，曹鹏，朱鹏程，郑艳文，王昱翔，高越，李太峰，宫云鹏，余江江，阎鑫昌，鲁俊，
申请(专利权)人：卧龙电气驱动集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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