[发明专利]基于独立下垂控制的H桥级联型高压岸电电源的并联方法

摘要

本发明公开了一种基于独立下垂控制的高压岸电电源的并联方法，通过基于下垂控制的并联方法实现扩容，做到设备的即插即用，可大大提高系统的灵活性，降低岸电电源系统的体积、重量，采用独立下垂控制的方法避免相间环流引起的模块直流电压不均衡问题，提高了系统的运行稳定性。

主权项

1.一种基于独立下垂控制的H桥级联型高压岸电电源及并联方法，适用于级联H桥拓扑的高压岸电变频电源的并联控制，所述级联H桥拓扑的高压岸电变频电源包括并网开关G1、预充电模块M1、整流环节、直流电压环节、交流逆变环节、输出滤波环节以及电压电流检测与控制环节，其中整流环节包括移相变压器T1、不控整流单元1‑18；直流电压环节包括直流电压单元1‑18、斩波单元1‑18，交流逆变环节包括H桥级联逆变单元1‑18；输出滤波环节包括隔离变压器T2、滤波电容C1‑C3、滤波电抗L1‑L3、输出开关G2；所述电压电流检测与控制环节包括主电源模块及从电源模块的控制环节，其中主电源模块的控制环节包括主模块电压电流检测及恒压恒频控制器；从电源模块的控制环节包括从模块电压电流检测、有功无功解耦控制器及电流内环控制器；所述整流环节采用移相变压器整流技术，为交流逆变环节提供稳定的直流母线电压，降低谐波；其由预充电模块、移相变压器T1模块组成，预充电模块负责为母线电容平缓充电，避免快速充电带来的冲击电流影响；所述直流电压控制环节，是在直流电压过压时能够快速动作，稳定直流电压，包括直流侧电压检测模块、斩波单元模块；所述交流逆变环节，是采用H桥级联拓扑结构，为负载提供稳定的电源输出，由载波移相SVPWM调制器、滤波单元模块组成，载波移相SVPWM调制配合H桥级联的拓扑结构使用，提高等效开关频率，并且减少了谐波污染；所述岸电电源的控制单元，包括驱动及保护电路；控制单元根据并联控制模块提供的信号来调节相应的岸电电源的输出频率和输出电压，使并联的岸电电源的输出功率达到均分的目的，具体步骤如下：(1)根据接入船舶的电压制式，得到当前船舶的给定控制电压V0及给定控制频率f0；(2)高压岸电电源的数据采集单元采样输出的各相电压ua,ub,uc，采样输出的各相电电流ia,ib,ic，计算得到各相的电压有效值Va,Vb,Vc，频率实时值fa,fb,fc，各相有功功率Pa,Pb,Pc,各相无功功率Qa,Qb,Qc；(3)通过软件锁相环的方式根据输出的各相电压ua,ub,uc求得交流侧的相位角度θ0，以此角度为初始角度启动输出，实现各下垂控制的岸电电源的预同步启动；(4)采用式(1)计算得到三相有功功率与三相频率的频率‑有功下垂曲线，其中f0为各相的频率给定值，ma，mb，mc为频率‑有功下垂曲线系数；(5)采用式(2)计算得到三相无功功率与三相电压的电压‑无功下垂曲线，其中V0为各相的电压有效值给定值，na，nb，nc为电压‑无功下垂曲线系数；(6)将fa′，fb′，fc′作为频率给定值控制给H桥级联各相的频率控制器，控制各相频率值，Va′，Vb′，Vc′为三相电压有效值给定值给电压控制器，控制各相电压的输出有效值；(7)上述频率控制器及电压控制器的输出形成三相调制波信号，与移相载波的脉冲信号比较后产生各个模块的SPWM控制信号，驱动级联H桥的高压岸电电源的各个功率模块，形成给船舶供电的输出电压。