港口岸電電源功率單元調試系統(tǒng)發(fā)明研究

張華+王立新

摘 要：本文主要闡述了一種岸電電源功率單元調試系統(tǒng)發(fā)明專利的主要內容，包括：功率單元、岸電系統(tǒng)模擬測試儀、調壓變壓器、穩(wěn)壓變壓器、交流接觸器、調試電源和電抗器；交流接觸器用于控制主電路輸入線路的通斷，調壓變壓器用于改變輸出電壓，穩(wěn)壓變壓器為功率單元提供安全、穩(wěn)定的電壓源，電抗器用于無功電流檢測和節(jié)能測試負載，岸電系統(tǒng)模擬測試儀用于檢測功率單元各種故障點、相關參數(shù)設定、功率單元的各種保護、啟停和PWM波發(fā)送。本發(fā)明解決了岸電電源功率單元的調試和檢驗，降低功率單元的損壞率，提高岸電電源各個功率單元的品質因數(shù)及提高岸電電源系統(tǒng)的整體效率，保證岸電電源穩(wěn)定運行。

關鍵詞：港口 岸基供電 功率單元 調速系統(tǒng) 發(fā)明研究

1.岸電電源功率單元調試系統(tǒng)發(fā)明研究的技術背景

根據(jù)船舶用電技術條件及高壓上船標準，岸電電源質量要求較高。功率單元作為岸電電源的核心關系到整套岸電電源的供電質量及運行的穩(wěn)定性。但是岸電電源是一項新產(chǎn)品、新技術，在此領域還沒有一套專門用于岸電電源功率單元的調試系統(tǒng)，無法完全檢測岸電電源功率單元上電前是否符合設計要求。為了提高功率單元的調試進程，提高功率單元的品質及整套岸電電源的穩(wěn)定性，本發(fā)明設計了一種岸電電源功率單元調試系統(tǒng)，以提高了功率單元的合格率及岸電電源品質因數(shù)，滿足船載用電設備的要求。

2.岸電電源功率單元調試系統(tǒng)發(fā)明研究的主要內容

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具體技術方案如下：一種岸電電源功率單元調試系統(tǒng)，包括功率單元、岸電系統(tǒng)模擬測試儀、調壓變壓器、穩(wěn)壓變壓器、交流接觸器KM1、KM2和KM3、調試電源和電抗器；所述交流接觸器KM1、KM2和KM3用于控制主電路輸入線路的通斷；所述調壓變壓器用于改變輸出電壓，以便測量出功率單元的欠壓報警解除值、過壓報警值、過流、電容異常、單元過熱及不同電壓下的工作電流值；所述穩(wěn)壓變壓器為功率單元提供安全、穩(wěn)定的電壓源，保證功率單元各個采樣故障點的準確性；所述電抗器用于無功電流檢測和節(jié)能測試負載；所述岸電系統(tǒng)模擬測試儀用于自動上電檢測功率單元各種故障點、相關參數(shù)設定、功率單元的各種保護、啟停和PWM波發(fā)送。

所述調試電源通過交流接觸器KM1與調壓變壓器進線端相連；所述調試電源通過交流接觸器KM1和交流接觸器KM3與穩(wěn)壓變壓器進線端相連；所述調壓變壓器通過交流接觸器KM2與穩(wěn)壓變壓器進線端相連；所述穩(wěn)壓變壓器輸出端與功率單元進線端相連；所述功率單元輸出端與電抗器相連；所述岸電系統(tǒng)模擬測試儀通過光纖和電纜與功率單元相連，以互通信息；

交流接觸器KM1、KM2和KM3互鎖。

本發(fā)明的有益效果是解決了岸電電源功率單元的調試和檢驗，降低功率單元的損壞率，提高岸電電源各個功率單元的品質因數(shù)及提高岸電電源系統(tǒng)的整體效率，保證岸電電源穩(wěn)定運行。

3.岸電電源功率單元調試系統(tǒng)

岸電電源功率單元調試系統(tǒng)包括功率單元、岸電系統(tǒng)模擬測試儀、調壓變壓器、穩(wěn)壓變壓器、交流接觸器KM1、KM2 和 KM3、調試電源和電抗器；調試電源接入交流接觸器 KM1

與 KM3，再由KM1接至調壓變壓器后接出至 KM2，KM2和KM3同時接入穩(wěn)壓變壓器，KM1、KM2與KM3互鎖；穩(wěn)壓變壓器通過電纜與岸電功率單元進線端連接后，該功率單元的輸出端與電抗器連接；岸電系統(tǒng)模擬測試儀通過光纖和電纜與功率單元相連，既有高的電隔離能力，又有高的抗電磁干擾性能，可以及時查出功率單元的潛在故障，提高岸電電源各個功率單元的品質因數(shù)。

4.岸電系統(tǒng)模擬測試儀操作系統(tǒng)

提高岸電電源系統(tǒng)的整體效率，保證岸電電源穩(wěn)定運行。其中，調壓變壓器器采用環(huán)式自耦調壓器的結構，繞組用絕緣銅線繞在環(huán)式鐵心上，線圈部分表面磨去絕緣層而成光滑平面，用電化石墨做成的電刷與它相接觸，電刷可借手輪在導線表面旋轉滑動，從而改變輸出電壓，便于測量出功率單元的欠壓報警解除值、過壓報警值、過流、電容異常、單元過熱、電壓<90%及不同電壓下的工作電流值；穩(wěn)壓變壓器為隔離式穩(wěn)壓變壓器，使一次側與二次側的電氣完全絕緣，為功率單元提供一個安全、穩(wěn)定的電壓源；電抗器作為無功電流檢測、節(jié)能負載使用，調試完成后通過岸電系統(tǒng)模擬測試儀功能鍵把頻率調到P1-HE6狀態(tài)或幅值P2-H20狀態(tài)，通過方向鍵減小頻率或增大幅值的方法來進行快速放電，防止調試完成后電解電容內存儲大量的余電，傷到調試人員。

岸電系統(tǒng)模擬測試儀包括LED 數(shù)碼管、LED指示燈、功能鍵、光纖連接器、單片機、CPLD、模/數(shù)轉換芯片、LED驅動芯片，其操作面板如圖2 所示，LED數(shù)碼管用于狀態(tài)顯示，LED指示燈用于相關報警及故障顯示，Switch鍵為電源開關鍵，F(xiàn)unction鍵為功能選擇鍵，用于工作狀態(tài)選擇（P0）、輸出頻率（P1）、輸出幅值（P2）設定，F(xiàn)ault為故障查詢鍵，方向鍵完成參數(shù)號到參數(shù)值的改變和相關參數(shù)切換，PWM鍵完成PWM起/停的切換，RUN鍵完成功率單元啟動命令，Reset鍵用于故障清除；光纖連接器通過帶有光纖插頭的光纖與PU板相連進行信號接收與發(fā)送，上電自檢程序結束后，操作面板上顯示相關參數(shù)。

具體實施中，閉合交流接觸器KM1、KM2，調整輸入端電壓后，在岸電系統(tǒng)模擬測試儀上通過相關功能鍵和LED數(shù)碼管指示設定P0-H1，岸電系統(tǒng)模擬測試儀開始電容異常、過溫報警燈檢測并允許運行；設頻率P1-HE6、幅值P2-H20，然后按岸電系統(tǒng)模擬測試儀上的“Reset”、“RUN”鍵，并啟動“PWM”。

5.PU板調試系統(tǒng)endprint

波形輸出后通過故障鍵“Fault”，進行故障查詢；在功率單元運行中，通過提高輸入端電壓值，當達到580V左右時，功率單元欠壓90%報警解除，岸電模擬測試儀和功率單元報警燈滅；通過調壓變壓器降低功率單元的輸入電壓，利用岸電系統(tǒng)模擬測試儀功能鍵“Function”和方向鍵來調整 P1-HE6狀態(tài)或幅值P2-H20狀態(tài)，利用方向鍵減小頻率或增大幅值的方法，進行低電壓大電流實驗并測量在不同頻率或幅值下的電流及溫升；通過調壓變壓器升高功率單元的輸入電壓，利用岸電系統(tǒng)模擬測試儀功能鍵“Function”和方向鍵來調整P1-HE6狀態(tài)或幅值P2-H20狀態(tài)，利用方向鍵增大頻率或減小幅值的方法，進行高電壓小電流并測量在不同頻率或幅值下的電流及溫升，保證功率單元在不同頻率或幅值下的電流基本一致；通過調整調壓變壓器輸出電壓使之滿足功率單元的正常工作電壓及電流，通電運行30分鐘，利用溫度開關測量散熱器的最高溫升應小于45度，如高于45度，岸電系統(tǒng)模擬測試儀和功率單元立即產(chǎn)生報警并保護，波形輸出點為正弦波；斷開KM1、KM2，閉合KM3功率單元立即報警保護，功率單元和岸電模擬測試儀報警指示燈亮，岸電電源功率單元調試系統(tǒng)停止工作。

具體實施中將調試電源（220V）接入調壓變壓器，經(jīng)調壓變壓器調壓（20V）后輸出給逆變裝置，逆變裝置用幾組把線連接至PU板，防止PU板內部有短路，損壞PU板；PU板再經(jīng)光纖和岸電系統(tǒng)模擬測試儀相連，用22K電阻的短路夾子短掉PU板上的5組電阻，連接兩根光纖，為岸電系統(tǒng)模擬測試儀送電。用岸電系統(tǒng)模擬測試儀的Function鍵進行頻率、幅值設定：設P0輸入值為H1，此時LED5燈亮，表示岸電系統(tǒng)模擬測試儀控制信號正常；然后設為H0，LED0亮表示PU上旁通電阻的SCR脈沖正常；P1起始頻率設為HE6，P2起始幅值設為H20，按PWM起/停。

PWM亮，表示PWM啟動；按復位后，允許燈亮，才會有脈沖輸出，此時，如將示波器接到PU板上BRIDGE～點，示波器應有波形顯示；短接PU板上的過熱采樣點或通過外圍溫度開關發(fā)出超溫報警信號時，PU板立即過熱報警并保護；屏蔽PU板電容采樣點、岸電系統(tǒng)模擬測試儀及PU板報警指示燈亮，岸電電源功率單元調試系統(tǒng)停止工作；PU板不能正常工作時可通過以上實驗來測試板卡的好壞，用Fault鍵及∧、∨方向鍵進行故障查詢。通過低電壓提前對PU板進行故障查詢并維修，降低PU板和功率單元損壞率，從而提升功率單元的整體質量，提高整機的工作效率。endprint