一种基于三电平拓扑大功率岸电变频电源装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于船舶供电电源技术领域，具体是涉及一种基于三电平拓扑大功率岸电变频电源装置。
【背景技术】
[0002]当前，环境问题已成为影响国家可持续发展的重要因素。节能减排，可持续发展已成为国家发展的重大战略。交通是经济发展的支柱之一，海运及水运又是交通的重要构成。我国目前拥有生产用码头泊位超过30000个，其中万吨级及以上泊位超过2000个，并以每年近10%的速度迅速增长。目前靠港船舶大都利用辅机发电来满足船上冷藏、空调、加热、通讯、照明等电力需求，但同时排放出的可吸入颗粒物、氮氧化物、硫氧化物等物质严重污染环境。
[0003]针对船舶排放对港口产生的污染，北美、欧洲及亚洲一些国家和地区的政府(如新加坡和香港)已采取相关措施来防治船舶和港口的空气污染。欧洲包括哥德堡港、斯德哥尔摩港等10余个港口安装了船舶岸基供电系统。我国自2010年开始，连云港、天津港、上海港等部分港口也已陆续开始岸电电源建设。为促进岸电技术的发展，2011到2012年，交通部陆续出台了《码头船舶岸电设施建设技术规范》、《港口船舶岸基供电系统技术条件》、《港口船舶岸基供电系统操作技术规程》等行业标准，同时利用交通运输节能减排专项资金对已经实施的项目提供相当于建设成本20%的资金奖励。
[0004]岸电电源的建设不仅可以解决靠岸船舶靠港供电的问题，而且可以给港口带来经济收益和环境收益。目前，岸电变频电源主要有两种供电要求，分别为6.6kV/60Hz和440V/50Hz，前者主要用于供电容量在MW级以上的大型船舶，后者主要用于容量相对较小的船舶。6.6kV/60Hz的变频电源设计目前主要有两种技术路线:高低高方案和高高方案，高低高方案即把10kV/50Hz的电源经过降压变压器变为400V或690的低压，然后再经过低压变频器把50Hz变为60Hz，再经过升压变压器变为6.6kV/60Hz，给船舶供电；高高方案是把10kV/50Hz的三相电经过移相变压器变成多路低压电，然后通过Η桥级联型功率单元进行整流和逆变产生6.6kV/60Hz，再经过隔离变压器给船舶供电。两种拓扑结构都需要较多的低压功率器件来实现较大的功率，前一种需要对器件进行并联，后一种需要对器件进行多级串联。随着器件的增多，系统可靠性降低，控制复杂程度高，体积较大，供电可靠性差。针对以上问题，提出一种基于三电平拓扑的高供电可靠性的岸电变频电源装置。
【实用新型内容】
[0005]本实实用新型所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种基于三电平拓扑的岸电变频电源装置，本岸电变频电源装置采用三电平拓扑设计，从而大大提高了系统的供电可靠性和经济性。
[0006]为解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案为:
[0007]一种基于三电平拓扑大功率岸电变频电源装置，包括6.6kV变频电源、进线开关柜、出线开关柜、输入变压器、输出隔离变压器以及综合控制系统;所述岸电变频电源装置输入端通过所述进线开关柜与所述输入变压器输入端相连，所述输入变压器输出端与所述
6.6kV变频电源输入端相连，所述6.6kV变频电源输出端通过所述输出隔离变压器与所述出线开关柜相连，所述综合控制系统分别与所述6.6kV变频电源、所述进线开关柜和所述出线开关柜相连，同时所述综合控制系统通过通信电缆与电网调度系统相连。
[0008]进一步优选，所述6.6kV变频电源为三电平拓扑结构，包括三电平整流器、直流支撑电容、三电平逆变器、LCR滤波器和二次控制系统;所述三电平整流器输出端通过所述直流支撑电容与所述三电平逆变器输入端连接，所述三电平逆变器输出端与所述LCR滤波器连接，所述二次控制系统通过驱动电路分别与所述三电平整流器和三电平逆变器的受控端相连。
[0009]进一步优选，所述三电平整流器及所述三电平逆变器每一相均采用二极管箝位型三电平拓扑电路模块，所述二极管箝位型三电平拓扑电路模块包含四个全控功率器件T11、T12、T21和T22以及与四个全控功率器件连接的续流二极管，还包含两个专用箝位二极管011、012、吸收电容和驱动电路;所述全控功率器件1'11、112、了21、了22的发射极和集电极分别与其对应的所述续流二极管的正极、负极相连，所述四个全控功率器件Τ11、Τ12、Τ21和Τ22依次通过发射极和集电极串联，所述两个专用箝位二极管D11、D12串联且D12的负极分别与所述全控功率器件T12的发射极和所述全控功率器件T21的集电极相连，所述驱动电路分别与所述全控功率器件ΤΙ 1、T12、T21、T22的基极相连。
[0010]进一步优选，所述全控功率器件ΤΙ 1、T12、T21和T22均采用压接式IGBT。
[0011]有益效果:相比于现有技术，本实用新型基于三电平拓扑的高供电可靠性的岸电变频电源装置，不仅解决了靠岸船舶利用清洁电力的问题，而且提高了系统的转换效率，提高了系统可靠性，另外，其采用模块化设计，功率密度更高，可维护性更强;最后，其采用三电平拓扑，无需大量的器件串并联，器件数量少，电压等级高，效率和可靠性更高，并且谐波含量低，滤波器尺寸小，采用三电平拓扑设计大大提高了系统的供电可靠性和经济性，可以为港口带来良好的经济效益和社会效益。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型基于三电平拓扑大功率岸电变频电源装置的总拓扑图；
[0013 ]图2为本实用新型基于三电平拓扑大功率岸电变频电源装置中岸电变频电源模块化功率的单元拓扑图。
【具体实施方式】
[0014]如图1所示，本实用新型的基于三电平拓扑大功率岸电变频电源装置，包括6.6kV变频电源、进线开关柜、出线开关柜、输入变压器、输出隔离变压器以及综合控制系统;岸电变频电源装置输入端通过进线开关柜与输入变压器输入端相连，输入变压器输出端与6.6kV变频电源输入端相连，6.6kV变频电源输出端通过输出隔离变压器与出线开关柜相连，综合控制系统分别与6.6kV变频电源、进线开关柜和出线开关柜相连，同时综合控制系统通过通信电缆与电网调度系统相连；
[0015]其中，进线开关柜对进线进行分断控制；输入变压器将进线10kV高压转化成6.6kV