寬范圍穩壓穩頻電源制造技術

本實用新型專利技術涉及一種逆變電源，具體地說是一種寬范圍穩壓穩頻電源，其包括直流母線輸出端口和變壓器，特征在于包括主電路和控制電路，主電路是由PWM整流電路和逆變電路組成，控制電路包括控制模塊、輔助接口模塊、輸出反饋模塊、輸入電流檢測模塊、顯示器/按鍵模塊、繼電器模塊，PWM整流模塊、逆變模塊、輔助接口模塊、輸出反饋模塊、輸入電流檢測模塊、顯示器/按鍵模塊和繼電器模塊，分別通過多芯屏蔽電纜連接到控制模塊，本實用新型專利技術由于采用上述結構，使輪胎吊在輕載時，柴油發電機組怠速運行；在大負載下，柴油發電機組在額定轉速運行，則一臺輪胎吊同樣完成一天的工作，可節省燃油50%，并減小排放和污染。（*該技術在2021年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種逆變電源，具體地說是一種用于港口集裝箱碼頭的大型輪胎吊上的寬范圍穩壓穩頻電源。
技術介紹
集裝箱碼頭用的大型輪胎吊是由柴油發電機組11提供動力電源(如圖I所示)，供起吊電機12、行走電機13、控制系統14、空調設備15、照明設備16及其他輔助裝置17用電，機組的功率一般在200 500kW，設備每天工作8至14個小時，這期間輪胎吊的用電狀況是多數為輕負載狀態(控制系統14、空調設備15、照明設備16等輔助裝置17用電)，短時 滿負載運行(吊集裝箱)，而柴油發電機組11 一直在額定轉速下運行，其耗油量很大，為此造成了很大的燃料浪費，并且也增大了環境污染。如果能夠使輪胎吊在輕載時，柴油發電機組怠速運行；在大負載下，柴油發電機組在額定轉速運行，則一臺輪胎吊同樣完成一天的工作，可節省燃油50%。輪胎吊的柴油發電機組在額定轉速運行時輸出電壓480V (三相三線)、頻率50/60HZ，供控制系統、空調、照明等輔助裝置的用電通過掛在直流母線上的變壓器變為220/380V (三相四線)。柴油發電機組在怠速運行時，轉速和電壓都很低而且不穩定(發電機組輸出電壓低于300V、頻率低于30Hz)，無法滿足用電設備的使用要求。因此，需要一種穩壓穩頻電源，在柴油發電機組的各種工況下都能給輪胎吊的控制系統、空調、照明等輔助裝置提供220/380V、50/60Hz電源，電源容量40kVA。經檢索，CN201614238U網上公開了一種節能輪胎吊電壓自動調整裝置的專利技術專利，其包括市電交流電網輸入端口、供起重機各機構變頻器機輔助設備變頻器用直流母線輸出端口、主回路、控制回路、輔助電源模塊，所述主回路右平波單元、電源轉換開關、主電源整流/逆變單元組成，所述控制回路由采樣電路、控制模塊及顯示報警組成，當輪胎吊所吊貨物下降，主起升變頻器處于發電狀態時，其可將主起升變頻器發出的電能逆變成交流電，回饋回電網，或供自身或供其他輪胎吊使用，其不足是其穩壓穩頻范圍有限，只能在電壓變化范圍100V、頻率變化范圍10 Hz的情況下可靠工作。輪胎吊在吊裝集裝箱時由于電動機負載突變，發電機組的會有很嚴重的電壓沖擊和跌落，一般的電源很難適應這種惡劣的條件，通常會造成輪胎吊上的計算機系統斷電復位，燈光也會閃變，甚至損壞燈光設備。另外，產品的控制電路大多數采用的是模擬電路或半模擬半數字電路，控制精度差，穩定性及可靠性差，不能適應在港口高溫高濕的惡劣條件下的使用需要。
技術實現思路
本專利技術的目的是解決上述現有技術的不足，提供一種控制精度高、穩壓穩頻穩定性高、能在惡劣環境下使用的寬范圍穩壓穩頻電源。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是一種寬范圍穩壓穩頻電源，包括直流母線輸出端口和變壓器，其特征在于包括主電路和控制電路，其中所述主電路是由PWM升壓整流電路和逆變電路組成，PWM升壓整流電路是由儲能電感、IGBT模塊M1-M3和直流濾波電容組成的PWM整流模塊，采用AC-DC三相PWM整流器拓撲結構，使輸入電壓220 480VAC、輸入頻率25 60 Hz范圍內，整流輸出穩定的750V直流電壓，逆變電路是由IGBT模塊M4-M6和LC濾波器組成的逆變模塊，采用DC-AC三相三橋臂逆變器拓撲結構，將750V直流電壓轉換為脈沖寬度可調、基波頻率為60Hz的三相交流電源，經LC濾波器后，輸出總諧波含量小于5%的50/60HZ 220 / 380三相電源，為保證輸入和輸出之間的電隔離，減小相互影響，由變壓器使輸出電壓適應各種電壓等級，所述控制電路包括控制模塊、輔助接口模塊、輸出反饋模塊、輸入電流檢測模塊、顯示器/按鍵模塊、繼電器模塊，控制模塊是由數字信號處理器(DSP)組成，將模擬量轉化 成數字量進行處理，使得系統控制更穩定、精確，同時，DSP完成對內部和外部狀態的調控、監測和診斷，具有完善的保護功能和故障自診斷功能，系統接通電源后，處于正常運行狀態下，數字信號處理器模塊運行自檢程序，檢查所有內部功能，輔助接口模塊完成三相輸入電壓和直流電壓的信號采樣，由控制接口分別控制電源的輸出接觸器、軟啟動控制和散熱風機運行，輸入電流檢測模塊完成三相輸入電流的信號采樣，并檢測輸入短路電流，輸出反饋模塊完成三相輸出電流的信號采樣以及經輸出電壓檢測模塊完成電壓的信號采樣，并檢測輸入短路電流，輸出反饋模塊完成三相輸出電流和電壓的信號采樣，并檢測輸入短路電流，顯示器/按鍵模塊完成電源的參數設置、運行參數顯示和運行狀態，所述PWM整流模塊、逆變模塊、輔助接口模塊、輸出反饋模塊、輸入電流檢測模塊、電源模塊、顯示器/按鍵模塊和繼電器模塊，分別通過多芯屏蔽電纜連接到控制模塊，以達到在控制模塊與功率部件之間進行電隔離、參數采樣變換、驅動控制和過流保護的作用。本專利技術中的PWM整流器可采用直流功率控制策略，以實現電網側單位功率因數的運行，輸入端的PWM整流器可以保證該電源在輸入電壓大范圍波動情況下工作，并且實現輸入功率因數近似為1，抑制諧波污染，由于寬范圍穩壓穩頻電源的輸入電壓變化范圍很大(220疒480V)，瞬時輸入電壓甚至可以達到530V，因此要求電源前端PWM整流器具有很高的電壓利用率。本專利技術中的電源模塊控制系統采用SV-PWM (空間矢量脈寬調制)技術，使電源具有極好的動態特性和低畸變，并且算法簡單便于實現數字化、直流電壓利用率高、開關損耗低。本專利技術中的直流母線輸出端口是由交錯銅排和絕緣層構成的迭層母線結構，正、負極處于絕緣層的兩面，直流母線經銅排和逆變模塊相連接，這種結構起到了吸收電容的作用，減小了功率回路中的寄生電感，保證IGBT可靠工作。本專利技術中的變壓器可使輸入和輸出之間電隔離，減小相互影響，使輸出電壓適應用戶要求的各種電壓等級(三相四線)。本專利技術由于采用上述結構，使輪胎吊在輕載時，柴油發電機組怠速運行；在大負載下，柴油發電機組在額定轉速運行，則一臺輪胎吊同樣完成一天的工作，可節省燃油50%，并減小排放和污染。附圖說明圖I是現有技術的供電系統及負載配置示意圖。圖2是本專利技術的供電系統及負載配置示意圖。圖3是本專利技術的主電路拓撲圖。圖4是本專利技術的電路原理框圖。附圖標記控制模塊I、輔助接口模塊2、輸出反饋模塊3、輸入電流檢測模塊4、顯示器/按鍵模塊5、繼電器模塊6、PWM升壓整流電路7、逆變電路8、濾波 器9、變壓器10、柴油發電機組11、起吊電機12、行走電機13、控制系統14、空調設備15、照明設備16、輔助裝置17、直流母線18、主電路19、控制電路20、電源模塊21、操作面板22、輸出電壓檢測模塊23。具體實施方式以下結合附圖對本專利技術進一步說明一種寬范圍穩壓穩頻電源，包括直流母線18輸出端口和變壓器，其特征在于包括主電路19和控制電路20，其中主電路是由PWM升壓整流電路7和逆變電路8組成，PWM升壓整流電路7是由儲能電感、IGBT模塊M1-M3和直流濾波電容組成的PWM整流模塊，采用AC-DC三相PWM整流器拓撲結構，使輸入電壓220 480VAC、輸入頻率25 60 Hz范圍內，整流輸出穩定的750V直流電壓，逆變電路8是由IGBT模塊M4-M6和LC濾波器組成的逆變模塊，采用DC-AC三相三橋臂逆變器拓撲結構，將750V直流電壓轉換為脈沖寬度可調、基波頻率為60Hz的三本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種寬范圍穩壓穩頻電源，包括直流母線輸出端口和變壓器，其特征在于包括主電路和控制電路，其中：主電路是由PWM升壓整流電路和逆變電路組成，PWM升壓整流電路是由儲能電感、IGBT模塊M1？M3和直流濾波電容組成的PWM整流模塊，采用AC？DC三相PWM整流器拓撲結構，使輸入電壓220～480VAC、輸入頻率25～60？Hz范圍內，整流輸出穩定的750V直流電壓，逆變電路是由IGBT模塊M4？M6和LC濾波器組成的逆變模塊，采用DC？AC三相三橋臂逆變器拓撲結構，將750V直流電壓轉換為脈沖寬度可調、基波頻率為60Hz的三相交流電源，經LC濾波器后，輸出總諧波含量小于5%的50/60Hz？220／380三相電源，控制電路包括控制模塊、輔助接口模塊、輸出反饋模塊、輸入電流檢測模塊、顯示器/按鍵模塊、繼電器模塊，控制模塊是由數字信號處理器DSP組成，輔助接口模塊完成三相輸入電壓和直流電壓的信號采樣，由控制接口分別控制電源的輸出接觸器、軟啟動控制和散熱風機運行，輸入電流檢測模塊完成三相輸入電流的信號采樣，并檢測輸入短路電流，輸出反饋模塊完成三相輸出電流的信號采樣以及經輸出電壓檢測模塊完成電壓的信號采樣，并檢測輸入短路電流，輸出反饋模塊完成三相輸出電流和電壓的信號采樣，并檢測輸入短路電流，顯示器/按鍵模塊完成電源的參數設置、運行參數顯示和運行狀態，PWM整流模塊、逆變模塊、輔助接口模塊、輸出反饋模塊、輸入電流檢測模塊、電源模塊、顯示器/按鍵模塊和繼電器模塊，分別通過多芯屏蔽電纜連接到控制模塊。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：雷小明，陳江岸，常國潔，梁吉軍，姚有剛，彭海強，
申請(專利權)人：威海廣泰空港電源設備有限公司，
類型：實用新型
國別省市：