[发明专利]一种应用于电解法压载水处理系统的大功率恒流源系统及其控制方法

说明书

本发明涉及一种应用于电解法压载水处理系统的大功率恒流源系统及控制方法。包括：功率输入单元、功率变换单元、功率输出单元和控制单元，其特征在于，所述功率输入单元与电网交流端连接；所述功率变换单元的输入端与功率输入单元的输出端连接，所述功率变换单元由至少两个电源模块组成，所述电源模块之间通过电流信号线和通讯信号线连接；所述功率输出单元与电源模块的输出端连接；所述控制单元通过通讯信号线与电源模块连接。本发明实现了电解法压载水处理系统需要的大功率恒流输出，输出电流稳定且连续可调，具有控制精度高，可靠性高，控制实现简单，运行成本低等优点。

技术领域

本发明属于电源技术领域，具体涉及一种应用于电解法压载水处理系统的大功率恒流源系统及其控制方法。

背景技术

据国际海事组织(IMO)统计，全球80％以上的商品运输由远洋船舶承担。在航行过程中，船舶压载水用于调节船舶自身姿态，以满足船舶的良好操纵性。全世界每年由船舶转移的压载水有100亿吨之多，给海洋生态环境带来巨大的威胁，生态入侵尤为严重。为解决这一问题，国际海事组织(IMO)要求各国必须强制执行船舶安装符合要求的压载水处理装置，灭杀微生物来避免压载水带来的海洋污染问题。

针对船舶压载水领域的处理方法，主要有机械处理法、物理处理法和化学处理法。

电解法处理压载水技术属于化学处理法，应用电解基理，在阳、阴两极上分别发生氧化和还原反应将有害物质转化为无害物质。该方法可灭杀压载水中绝大多数的水生物、细菌和病原体微生物。

在电解法压载水处理系统应用中，用于生成灭杀微生物的灭活剂的电解槽是系统的关键组成部分。灭活剂的浓度对压载水中的浮游生物、孢子、幼虫及病原体的灭杀效果存在明显差异，为满足系统灭杀效果的同时，还要尽量降低能耗，需电解槽生成的灭活剂浓度需宽范围动态调节，对应的电解电源需与之相匹配。需要设计一种大功率恒流源系统及其控制方法，其产生的高可靠、连续可调的电解电源，从而保证灭活剂的稳定输出和精确调节。

现有电解法压载水处理系统中，电解电源存在如下问题：

(1)采用单闭环反馈控制。现有技术通过采样处理后压载水活性物质浓度信号作为反馈，来改变电解电源的输出电流，因为氧化还原反应的滞后效应，导致了能耗的上升，运行成本的增加。

(2)单电源模块供电。受到功率器件和电力电子技术的限制，单电源模块的输出功率有限，无法满足输出电流需求，会导致活性物质浓度无法达标的结果，且采用单电源模块供电的方式带来系统可靠性低、可维护性低等缺点。

(3)风冷散热形式。电源设备体积大、噪音高、环境适应性差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种应用于电解法压载水处理系统的大功率恒流源系统及其控制方法，本发明的大功率恒流源系统及其控制方法采用前馈-反馈串级控制技术、数字总线控制技术及水冷散热技术，实现了电解法压载水处理系统需要的大功率恒流输出，具有控制精度高，可靠性高，控制实现简单，运行成本低等优点。

本发明通过如下技术方案实现：一种应用于电解法压载水处理系统的大功率恒流源系统，包括控制单元、功率变换单元、功率输入单元和功率输出单元；

控制单元用于计算恒流源系统的总输出电流设定值以及向功率变换单元下发控制指令、各电源模块输出电流基准值，同时监测功率变换单元的状态参数；所述功率变换单元由至少两个电源模块并联组成，根据总输出电流设定值输出相应的电流；所述功率输入单元用于实现功率变换单元中各电源模块输入端并联；所述功率输出单元用于实现功率变换单元中各电源模块输出端并联。

较佳地，控制单元完成以下工作：

采样待处理压载水微生物量检测信号，根据微生物灭杀效果最佳曲线，进行分段线性化运算处理，获得恒流源系统总输出电流粗调基准；