專利名稱:一種可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，其主要由前級(jí)濾波電容、采樣電路、控制器、驅(qū)動(dòng)電路、主變壓器、輸出濾波電路、照明變壓器、通信電路以及上位機(jī)組成；其中，前級(jí)濾波電容與驅(qū)動(dòng)電路并聯(lián)，驅(qū)動(dòng)電路的三個(gè)輸出端經(jīng)主變壓器后與輸出濾波電路相連；輸出濾波電路的輸出端分兩路，一路經(jīng)第一個(gè)開(kāi)關(guān)和照明變壓器后再與照明型負(fù)載相連，另外一路經(jīng)第二個(gè)開(kāi)關(guān)與動(dòng)力型負(fù)載相連。本實(shí)用新型能夠適應(yīng)不同負(fù)載形式，不同負(fù)載模式之間的切換時(shí)間小于0.5s，擴(kuò)大了逆變器在船上的使用范圍。
【專利說(shuō)明】
一種可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及船用光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002]船舶特別是大型營(yíng)運(yùn)船舶燃油消耗巨大，由此產(chǎn)生的污染物N0x、S02和溫室氣體CO2是區(qū)域大氣主要污染源，受到了國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注，因此，將太陽(yáng)能運(yùn)用于船舶以減少其能源消耗和排放是非常必要的。目前，船用光伏發(fā)電受轉(zhuǎn)換效率和裝機(jī)容量限制，一般采用離網(wǎng)逆變后為船舶照明系統(tǒng)供電，其負(fù)載多為照明型負(fù)載，這種單一的負(fù)載模式限制了逆變器的使用范圍，大大制約了光伏系統(tǒng)在船舶上的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，以滿足照明型負(fù)載、動(dòng)力型負(fù)載和混合型負(fù)載的供電要求。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:主要由前級(jí)濾波電容、采樣電路、控制器、驅(qū)動(dòng)電路、主變壓器、輸出濾波電路、照明變壓器、通信電路以及上位機(jī)組成;其中，前級(jí)濾波電容與驅(qū)動(dòng)電路并聯(lián)，驅(qū)動(dòng)電路的三個(gè)輸出端經(jīng)主變壓器后與輸出濾波電路相連;輸出濾波電路的輸出端分兩路，一路經(jīng)第一個(gè)開(kāi)關(guān)和照明變壓器后再與照明型負(fù)載相連，另外一路經(jīng)第二個(gè)開(kāi)關(guān)與動(dòng)力型負(fù)載相連。
[0005 ]所述的前級(jí)濾波電容，可以采用⑶27 2X型鋁電解電容。
[0006]所述的采樣電路，包括電信號(hào)連接的直流側(cè)電壓、電流采集電路，交流側(cè)電壓、電流采集電路，溫度采集電路;所述的直流側(cè)電壓采集電路采用電阻分壓模式，包括4個(gè)300k、一個(gè)470k的大電阻和4.7k的電阻進(jìn)行分壓，分壓比為47/16747，以及隔離強(qiáng)電和弱電的線性光電隔離器HCNR201芯片;所述的交流側(cè)電壓采集電路采用TV1005-1M型微型精密交流電壓互感器，采用運(yùn)放TL082C構(gòu)成負(fù)反饋電路;所述的交直流側(cè)電流采集電路采用托肯霍爾電流傳感器TKC050BR，采用運(yùn)放0P2177構(gòu)成電壓跟隨器;所述的溫度采集電路采用溫度傳感器ad590，以及去除量化噪聲的模擬濾波器AMC1203芯片。
[0007]所述的控制器，可以采用DSP控制器，其型號(hào)為T(mén)MS320F28335，其與采樣電路、驅(qū)動(dòng)電路、上位機(jī)信號(hào)連接。
[0008]所述的驅(qū)動(dòng)電路，可以采用智能功率模塊PM50RSE120芯片，并采用M57140-01電源模塊為其供電。
[0009]所述的主變壓器，采用變比為140/400的干式變壓器。
[0010]所述的輸出濾波電路為L(zhǎng)C濾波電路，其由lmH/20A的鐵硅鋁磁環(huán)電感和630V/20yF的CBB電容組成。
[0011]所述的照明變壓器采用變比為400/230的干式變壓器且冗余配備。
[0012]所述的通信電路，可以采用以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS，完成DSP控制器和上位機(jī)之間的通信。
[0013]所述的上位機(jī)，其顯示界面設(shè)置有照明型負(fù)載按鈕、動(dòng)力型負(fù)載按鈕和混合型負(fù)載按鈕。
[0014]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有益效果:
[0015]1.船舶管理人員可根據(jù)環(huán)境或工況的變化來(lái)切換不同的負(fù)載，不同負(fù)載模式之間的切換時(shí)間小于0.5s。
[0016]2.輸出電壓波形良好，三種負(fù)載模式輸出電壓的THD(諧波畸變率)均小于3 %，其中照明型負(fù)載模式THD為2.5 %，動(dòng)力型負(fù)載模式THD為I.7 %，由照明型負(fù)載和動(dòng)力型負(fù)載構(gòu)成的混合型負(fù)載模式THD為2.9%。
[0017]3.能夠滿足不同負(fù)載要求，擴(kuò)大了船用逆變器的使用范圍，有效促進(jìn)了光伏系統(tǒng)在船舶上的應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】

[0018]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)不意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本實(shí)用新型提供的可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，所述負(fù)載模式是指照明型負(fù)載、動(dòng)力型負(fù)載和混合型負(fù)載，船舶管理人員可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置負(fù)載模式。所述船用光伏離網(wǎng)逆變器由前級(jí)濾波、采樣、控制器、驅(qū)動(dòng)、輸出濾波、通信和上位機(jī)顯示單元等組成。采樣單元通過(guò)傳感器檢測(cè)逆變后的電壓和電流值，經(jīng)信號(hào)調(diào)理后輸入DSP控制器單元，按相應(yīng)的控制方案，對(duì)采集的信號(hào)分析處理運(yùn)算后，輸出控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)單元和輸出濾波單元后輸出符合要求的交流電供給不同負(fù)載。
[0020]以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。
[0021]本實(shí)用新型提供的可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，整個(gè)裝置主要由前級(jí)濾波電容、采樣電路、控制器、驅(qū)動(dòng)電路、主變壓器、輸出濾波電路、照明變壓器、通信電路以及上位機(jī)組成。前級(jí)濾波電容，采樣、控制器、驅(qū)動(dòng)電路，包括輸出濾波電感和電容的輸出濾波電路，風(fēng)機(jī)，電壓、電流傳感器，主變壓器以及上位機(jī)均置于逆變控制柜內(nèi)，照明變壓器置于逆變控制柜外部并緊靠逆變控制柜。其中:前級(jí)濾波電容與驅(qū)動(dòng)電路電氣連接，電壓、電流傳感器與采樣電路霍爾連接，采樣電路、驅(qū)動(dòng)電路、上位機(jī)以及風(fēng)機(jī)與控制器電路信號(hào)連接，驅(qū)動(dòng)電路的三個(gè)輸出端經(jīng)主變壓器后與輸出濾波電路電氣連接，輸出濾波電路的輸出端分兩路，一路經(jīng)1#開(kāi)關(guān)和照明變壓器后與照明型負(fù)載電氣連接，一路經(jīng)2#開(kāi)關(guān)與動(dòng)力型負(fù)載電氣連接。
[0022]所述前級(jí)濾波電容采用⑶272X型鋁電解電容，其參數(shù)為400V/6800yF，用于直流側(cè)穩(wěn)壓，抑制直流電壓諧波。
[0023]所述采樣電路包括直流側(cè)電壓、電流采集電路，交流側(cè)電壓、電流采集電路，溫度采集電路，采樣電路采集的信號(hào)送入控制器進(jìn)行分析處理。
[0024]所述直流側(cè)電壓采集電路采用電阻分壓模式，使用4個(gè)300k、一個(gè)470k的大電阻和
4.7k的電阻進(jìn)行分壓，分壓比為47/16747，并采用線性光隔HCNR201完成強(qiáng)電和弱電的隔離。
[0025]所述交流側(cè)電壓采集電路采用TV1005-1M型微型精密交流電壓互感器，采用運(yùn)放TL082C構(gòu)成負(fù)反饋電路。
[0026]所述交直流側(cè)電流采集電路采用托肯霍爾電流傳感器TKC050BR，采用運(yùn)放0P2177構(gòu)成電壓跟隨器。
[0027]所述溫度采集電路采用溫度傳感器ad590，采用模擬濾波器AMC1203去除量化噪聲。
[0028]所述控制器電路采用DSP控制器TMS320F28335，采用電源芯片PT70302為DSP提供1.9V的內(nèi)核電壓和3.3V的I/O電壓。DSP控制器對(duì)采樣電路采集的信號(hào)進(jìn)行處理后輸出控制信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)逆變器故障信息，包括直流輸入端過(guò)/欠壓故障、交流輸出端過(guò)/欠壓故障、交流輸出端過(guò)流故障以及設(shè)備冷卻系統(tǒng)故障。當(dāng)所述故障產(chǎn)生時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，逆變器停止工作，立即進(jìn)入船電旁路模式，由船電向相應(yīng)負(fù)載供電。
[0029]所述風(fēng)機(jī)采用DZ系列低噪聲軸流風(fēng)機(jī)，用于逆變器的通風(fēng)散熱降溫。
[0030]所述驅(qū)動(dòng)電路采用三菱公司的IPM(智能功率模塊)PM50RSE120，并采用M57140-01電源模塊為IPM提供4路隔離15V電源。驅(qū)動(dòng)電路負(fù)責(zé)將DSP控制器產(chǎn)生的P麗控制信號(hào)升壓放大。
[0031]所述主變壓器采用變比為140/400的干式變壓器，用于隔離放大驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的電壓。
[0032]所述輸出濾波電路為L(zhǎng)C濾波電路，采用lmH/20A的鐵硅鋁磁環(huán)電感，630V/20yF的CBB電容，用于將變壓器輸出的方波電壓變成正弦波電壓供負(fù)載使用。
[0033]所述照明變壓器采用變比為400/230的干式變壓器，照明變壓器冗余配置，用于將逆變器產(chǎn)生的400V交流電變成230V交流電供照明負(fù)載使用。
[0034]所述通信電路采用以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS，用于DSP控制器和上位機(jī)顯示界面間的通?目O
[0035]所述上位機(jī)顯示界面將所述采樣電路采集到的直流側(cè)電壓，交流側(cè)電壓、電流以及故障信息進(jìn)行顯示。上位機(jī)顯示界面設(shè)置三個(gè)按鈕分別對(duì)應(yīng)三種負(fù)載模式，船舶管理人員可根據(jù)按鈕選擇不同負(fù)載模式。
[0036]所述負(fù)載可以是照明型負(fù)載、動(dòng)力型負(fù)載和混合型負(fù)載。照明型負(fù)載指機(jī)艙和生活區(qū)照明設(shè)備，動(dòng)力型負(fù)載指船用電機(jī)，混合型負(fù)載既有照明型負(fù)載，又有動(dòng)力型負(fù)載。
[0037]所述的1#開(kāi)關(guān)和2#開(kāi)關(guān)，是塑殼斷路器。
[0038]本實(shí)用新型提供的上述可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，其工作過(guò)程如下:
[0039]采樣電路將采集的信號(hào)經(jīng)調(diào)理后輸入DSP控制器，然后輸出控制信號(hào)經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路和輸出濾波電路后輸出符合要求的交流電供給不同負(fù)載。同時(shí)控制器檢測(cè)故障信息，當(dāng)故障產(chǎn)生時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)并切換至船電旁路模式。
[0040]當(dāng)船舶管理人員通過(guò)上位機(jī)顯示界面選擇照明型負(fù)載模式時(shí)，圖1中的1#開(kāi)關(guān)閉合，2#開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，此時(shí)逆變器負(fù)載為照明型負(fù)載。
[0041]當(dāng)船舶管理人員通過(guò)上位機(jī)顯示界面選擇動(dòng)力型負(fù)載模式時(shí)，圖1中的1#開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，2#開(kāi)關(guān)閉合，此時(shí)逆變器負(fù)載為動(dòng)力型負(fù)載。
[0042]當(dāng)船舶管理人員通過(guò)上位機(jī)顯示界面選擇混合型負(fù)載模式時(shí)，圖1中的1#開(kāi)關(guān)閉合，2#開(kāi)關(guān)閉合，此時(shí)逆變器負(fù)載為混合型負(fù)載。
[0043]當(dāng)逆變器故障產(chǎn)生時(shí)，圖1中的1#開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，2#開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，進(jìn)入船電旁路模式，由船電向相應(yīng)負(fù)載供電。
[0044]圖1中的PV代表太陽(yáng)能電池板。
[0045]本裝置能夠選擇照明型負(fù)載、動(dòng)力型負(fù)載和混合型負(fù)載三種負(fù)載模式，擴(kuò)大了船用逆變器的使用范圍，有效促進(jìn)了光伏系統(tǒng)在船舶上的應(yīng)用。
[0046]應(yīng)當(dāng)理解的是，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)上述說(shuō)明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，其特征是主要由前級(jí)濾波電容、采樣電路、控制器、驅(qū)動(dòng)電路、主變壓器、輸出濾波電路、照明變壓器、通信電路以及上位機(jī)組成;其中，前級(jí)濾波電容與驅(qū)動(dòng)電路并聯(lián)，驅(qū)動(dòng)電路的三個(gè)輸出端經(jīng)主變壓器后與輸出濾波電路相連;輸出濾波電路的輸出端分兩路，一路經(jīng)第一個(gè)開(kāi)關(guān)和照明變壓器后再與照明型負(fù)載相連，另外一路經(jīng)第二個(gè)開(kāi)關(guān)與動(dòng)力型負(fù)載相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，其特征在于所述的前級(jí)濾波電容采用⑶272X型鋁電解電容。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，其特征在于所述的采樣電路包括電信號(hào)連接的直流側(cè)電壓、電流采集電路，交流側(cè)電壓、電流采集電路，溫度采集電路;所述的直流側(cè)電壓采集電路采用電阻分壓模式，包括4個(gè)300k、一個(gè)470k的大電阻和4.7k的電阻進(jìn)行分壓，分壓比為47/16747，以及隔離強(qiáng)電和弱電的線性光電隔離器HCNR201芯片;所述的交流側(cè)電壓采集電路采用TV1005-1M型微型精密交流電壓互感器，采用運(yùn)放TL082C構(gòu)成負(fù)反饋電路;所述的交流側(cè)電流采集電路和直流側(cè)電流采集電路均采用托肯霍爾電流傳感器TKC050BR，均采用運(yùn)放OP2177構(gòu)成電壓跟隨器;所述的溫度采集電路采用溫度傳感器ad590，以及去除量化噪聲的模擬濾波器AMC1203芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，其特征在于所述的控制器采用DSP控制器，其型號(hào)為T(mén)MS320F28335，與采樣電路、驅(qū)動(dòng)電路、上位機(jī)信號(hào)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，其特征在于所述的驅(qū)動(dòng)電路采用智能功率模塊PM50RSE120芯片，并采用M57140-01電源模塊為其供電。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，其特征在于所述的主變壓器，采用變比為140/400的干式變壓器。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，其特征在于所述的輸出濾波電路為L(zhǎng)C濾波電路，其由lmH/20A的鐵硅鋁磁環(huán)電感和630V/20yF的CBB電容組成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，其特征在于所述的照明變壓器采用變比為400/230的干式變壓器且冗余配備。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，其特征在于所述的通信電路采用以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS，完成DSP控制器和上位機(jī)之間的通信。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可設(shè)置負(fù)載模式的船用光伏離網(wǎng)逆變器，其特征在于所述的上位機(jī)，其顯示界面設(shè)置有照明型負(fù)載按鈕、動(dòng)力型負(fù)載按鈕和混合型負(fù)載按鈕。
【文檔編號(hào)】H02M7/5387GK205725510SQ201620316920
【公開(kāi)日】2016年11月23日
【申請(qǐng)日】2016年4月15日
【發(fā)明人】湯旭晶, 劉曉, 喻航, 楊紫薇, 邵慶, 郭玉琪, 孫玉偉, 袁成清
【申請(qǐng)人】武漢理工大學(xué)