一种岸电系统逆变器过流保护系统的制作方法

[0001]
本实用新型涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种岸电系统逆变器过流保护系统。


背景技术：

[0002]
如今，在船舶靠港后，船上搭载的柴油发动机仍需运转，以保障船员生活和船上部分设备工作。但柴油发动机不仅能耗高，而且污染大，对周边环境造成污染。随着绿色发展理念的深入人心，港口区域的污染问题备受社会各界的关注。所以，岸电系统成为了人们关注的重点。
[0003]
岸电系统就是船舶停靠在码头的时候，停止使用船舶上的自备辅助发电机，转而使用陆地电源向主要船载系统供电，但是岸电系统中的逆变器在功率较大的电气设备的启停过程中无法承受住瞬时的过流而遭到损坏，同时瞬时的过流也会对电能质量造成影响，所以如何对逆变器进行保护的同时，提高电能质量成为了一个亟待解决的问题。


技术实现要素：

[0004]
有鉴于此，本实用新型提出了一种岸电系统逆变器过流保护系统，以解决功率较大的电气设备的启停过程中产生的过流破坏逆变器并降低电能质量的技术问题。
[0005]
本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种岸电系统逆变器过流保护系统。
[0006]
在以上技术方案的基础上，优选的，平波电抗器、桥式整流电路、直流滤波电路、过流保护电路、逆变器以及正弦滤波电路；
[0007]
所述平波电抗器通过依次串联的桥式整流电路、直流滤波电路、过流保护电路以及逆变器与正弦滤波电路的输入端连接。
[0008]
进一步优选的，所述过流保护电路包括：滑动变阻器rp1、电容c1-c2、电阻r1-r3以及运算放大器u1；
[0009]
所述直流滤波电路的输出端与过流保护电路运算放大器u1的正向输入端连接，直流滤波电路的输出端还与电阻r1的一端连接，电阻r1的另一端接电源，电容c1的一端与电阻r1的一端并联，电容c1的另一端与电阻r1的另一端并联，运算放大器u1的反向输入端与滑动变阻器rp1中间端连接，滑动变阻器rp1的一端接电源，另一端接地，运算放大器u1的输出端经电阻r2的一端，从电阻r2的另一端与逆变器的输入端连接，电阻r2的另一端还与电容c2的一端连接，电容c2另一端接电源，运算放大器u1的输出端还与电阻r3的另一端连接，电阻r3的一端接地。
[0010]
进一步优选的，所述逆变器包括：电感lin、电感l1-l3、电容cin、电容c3-c5、二极管d1-d5以及vsi；
[0011]
所述运算放大器u1的输出端与逆变器的电感lin一端连接，电感lin另一端与二极管d1的一端连接，二极管d1的另一端依次串联电感l1、二极管d2、二极管d3、电容l2以及vsi，电感l1另一端与二极管d2一端连接，二极管d2另一端与二极管d3一端连接，二极管d3
另一端与电容l2一端连接，电容l2另一端与vsi一端连接，二极管d1另一端还与电容cin一端连接，电容cin另一端与vsi另一端连接，二极管d4一端并联二极管d1的一端，另一端并联电感l2的另一端，电容c3一端并联电感l1一端，另一端并联二极管d2另一端，电容c5一端并联二极管d2一端，另一端并联电感l2另一端，电感l3一端并联二极管d3一端，另一端与二极管d5一端连接，二极管d5另一端并联电感l2的另一端，电容c4一端并联二极管d3另一端，电容c4另一端并联电感l3另一端，vsi输出端与正弦滤波电路输入端连接。
[0012]
进一步优选的，所述vsi包括：晶体管q1-q6；
[0013]
所述电感l2另一端与晶体管q1一端连接，晶体管q1另一端与晶体管q2一端连接，晶体管q2另一端与电容cin另一端连接，晶体管q1与晶体管q2的中间端为第一相输出，与正弦滤波电路输入端连接，晶体管q3一端与晶体管q1一端并联，晶体管q3一端与晶体管q4另一端连接，晶体管q4另一端与晶体管q2另一端并联，晶体管q3与晶体管q4的中间端为第一相输出，与正弦滤波电路输入端连接，晶体管q5一端与晶体管q3一端并联，晶体管q5一端与晶体管q6另一端连接，晶体管q6另一端与晶体管q4另一端并联，晶体管q5与晶体管q6的中间端为第一相输出，与正弦滤波电路输入端连接。
[0014]
进一步优选的，所述正弦滤波电路包括：电感l4、电容c6以及电阻r4；
[0015]
所述逆变器的输出端与正弦滤波电路电感l4的一端连接，电感l4的另一端为正向输出端，电感l4的另一端还与电容c6的一端连接，电容c6的另一端与电阻r4的一端连接，电阻r4的另一端为负向输出端。
[0016]
本实用新型的一种岸电系统逆变器过流保护系统相对于现有技术具有以下有益效果：
[0017]
(1)本实用新型通过设置过流保护电路，能够将过高的瞬时过流进行拦截，并转化为逆变器能够承受住的电流，保障了整个变频系统的安全性；
[0018]
(2)本实用新型的正弦滤波电路能够将变频器输出的pwm波形变为正弦波，进而提高电能质量，在保证逆变器不会损坏的同时，提高整个系统输出的电能质量。
附图说明
[0019]
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]
图1为本实用新型一种岸电系统逆变器过流保护系统结构示意图；
[0021]
图2为本实用新型的过流保护电路的电路图；
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图3为本实用新型的逆变器的电路图；
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图4为本实用新型的正弦滤波电路的电路图。
具体实施方式
[0024]
下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动
前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
[0025]
如图1所示，本实用新型的一种岸电系统逆变器过流保护系统，其包括：平波电抗器、桥式整流电路、直流滤波电路、过流保护电路、逆变器以及正弦滤波电路，所述平波电抗器通过依次串联的桥式整流电路、直流滤波电路、过流保护电路以及逆变器与正弦滤波电路的输入端连接。
[0026]
平波电抗器，平波电抗器用于整流以后的直流回路中。整流电路的脉波数总是有限的，在输出的整直电压中总是有纹波的，这种纹波往往是有害的，需要由平波电抗器加以抑制，平波电抗器和直流滤波器一起构成直流t型谐波滤波网，减小交流脉动分量并滤除部分谐波，减少直流线路沿线对通信的干扰和避免谐波使调节不稳定。
[0027]
桥式整流电路，用于将交流电源变成直流电源。
[0028]
直流滤波电路，直流滤波器是一种主要用于阻碍并短路交流信号的滤波器，可用电容进行滤波使输出波形更平稳，通过电容串联提高耐压，并联加大容量来使输出的直流更平稳，同时，能够抑制高压直流输电系统直流侧谐波。
[0029]
过流保护电路，用于，如图2所示，过流保护电路包括：滑动变阻器rp1、电容c1-c2、电阻r1-r3以及运算放大器u1；所述直流滤波电路的输出端与过流保护电路运算放大器u1的正向输入端连接，直流滤波电路的输出端还与电阻r1的一端连接，电阻r1的另一端接电源，电容c1的一端与电阻r1的一端并联，电容c1的另一端与电阻r1的另一端并联，运算放大器u1的反向输入端与滑动变阻器rp1中间端连接，滑动变阻器rp1的一端接电源，另一端接地，运算放大器u1的输出端经电阻r2的一端，从电阻r2的另一端与逆变器的输入端连接，电阻r2的另一端还与电容c2的一端连接，电容c2另一端接电源，运算放大器u1的输出端还与电阻r3的另一端连接，电阻r3的一端接地。其中，电阻r2和电容c2构成延迟电路，通过延迟电路能够将高电平变为低电平，滑动变阻器rp1、电阻r1和r3以及电容c1起缓冲作用，以防止功率较大的电气设备在启停过程中所产生的瞬时过流损坏逆变器。
[0030]
逆变器，如图3所示，用于将直流电源转化为电压可控、频率为60hz的交流电源，此时电压波形是pwm波形，逆变器包括：电感lin、电感l1-l3、电容cin、电容c3-c5、二极管d1-d5以及vsi，所述运算放大器u1的输出端与逆变器的电感lin一端连接，电感lin另一端与二极管d1的一端连接，二极管d1的另一端依次串联电感l1、二极管d2、二极管d3、电容l2以及vsi，电感l1另一端与二极管d2一端连接，二极管d2另一端与二极管d3一端连接，二极管d3另一端与电容l2一端连接，电容l2另一端与vsi一端连接，二极管d1另一端还与电容cin一端连接，电容cin另一端与vsi另一端连接，二极管d4一端并联二极管d1的一端，另一端并联电感l2的另一端，电容c3一端并联电感l1一端，另一端并联二极管d2另一端，电容c5一端并联二极管d2一端，另一端并联电感l2另一端，电感l3一端并联二极管d3一端，另一端与二极管d5一端连接，二极管d5另一端并联电感l2的另一端，电容c4一端并联二极管d3另一端，电容c4另一端并联电感l3另一端，vsi输出端与正弦滤波电路输入端连接。其中，电感lin、电容cin以及二极管d1和d4构成了传统的dc/dc升压结构和改进的准z源网络，改进的准z源网络可以将一个储能电感换成一个升压单元，提高结构的升压能力。
[0031]
对于逆变器，前级由电感lin、电容cin以及两个二极管d1和d4组成，可以抑制启动时的电流冲击，因为dc/dc的升压结构不会与逆变器产生额外的通路，而且电感lin与电源串联，弥补了后级断续型准z源网络的缺陷，使z源逆变器的输入电流连续的同时，降低了电
容c3、c5所需要承受的电压应力，而且后级的准z源网络中的储能电感由一个升压单元替代，增加了整体的升压能力，二极管d3、d5、电感l2、l3以及电容c4构成了升压单元，直通状态下二极管d3、d5导通，电源对储能电感l2、l3进行充电，非直通状态下，即逆变器正常工作，二极管d2导通，而d3、d5受反向电压截止，此时储能电感l2、l3一起对负载进行供电，因此可以获得较高的升压特性。升压单元的结构与开关单元的结构相同，不同的是升压单元中用电容c4代替开关单元中的二极管d2，升压单元的工作原理和开关单元相同，直通状态时，系统电源会对储能电感l2、l3进行充电，而非直通情况时，除了储能电感l2、l3，还包括电容c4，一起对负载放电，三个元件串联共同供电，进一步提高了逆变器直流侧电压，所以改进型高增益z源逆变器用升压单元来替换储能电感，从而获得更高的升压能力。
[0032]
其中，vsi包括：晶体管q1-q6，所述电感l2另一端与晶体管q1一端连接，晶体管q1另一端与晶体管q2一端连接，晶体管q2另一端与电容cin另一端连接，晶体管q1与晶体管q2的中间端为第一相输出，与正弦滤波电路输入端连接，晶体管q3一端与晶体管q1一端并联，晶体管q3一端与晶体管q4另一端连接，晶体管q4另一端与晶体管q2另一端并联，晶体管q3与晶体管q4的中间端为第一相输出，与正弦滤波电路输入端连接，晶体管q5一端与晶体管q3一端并联，晶体管q5一端与晶体管q6另一端连接，晶体管q6另一端与晶体管q4另一端并联，晶体管q5与晶体管q6的中间端为第一相输出，与正弦滤波电路输入端连接。
[0033]
正弦滤波电路，如图4所示，正弦滤波电路包括：电感l4、电容c6以及电阻r4，所述逆变器的输出端与正弦滤波电路电感l4的一端连接，电感l4的另一端为正向输出端，电感l4的另一端还与电容c6的一端连接，电容c6的另一端与电阻r4的一端连接，电阻r4的另一端为负向输出端。其中，电感l4、电容c6以及电阻r4构成rlc二阶低通滤波器，用于将逆变器输出的pwm波形变为正弦波，进而提高电能质量。本实施例中，正弦滤波电路为三相正弦滤波电路，分别与逆变器的三相输出相连。
[0034]
本实用新型具体实施方式如下：通过平波电抗器和直流滤波器一起构成直流t型谐波滤波网，减小交流脉动分量并滤除部分谐波，然后通过整流器将50hz的交流电源变换成直流电源，而后再通过过流保护电路对直流电源进行抑制，对逆变器进行保护，再通过逆变器将直流电源转变成电压可控、频率为60hz的交流电源，最后通过正弦波滤波电路进行滤波输出。
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以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。