一種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置，包括：車(chē)載平臺(tái)、控制系統(tǒng)，以及兩組以上的偶數(shù)組變流器組。變流器組包括兩個(gè)以上的變流器單元，變流器單元采用輸入側(cè)并聯(lián)、輸出側(cè)串聯(lián)方式連接，再由變流器組采用串聯(lián)或并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)交直流輸出?？刂葡到y(tǒng)與變流器組的變流器單元相連，控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)變流器單元的控制與監(jiān)測(cè)?？刂葡到y(tǒng)和兩組以上的偶數(shù)組變流器組裝載在車(chē)載平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式交直流供電。本發(fā)明通過(guò)對(duì)變流器組串、并聯(lián)關(guān)系的靈活轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)混合供電裝置交流、直流電壓的輸出。變流器組和控制系統(tǒng)由汽車(chē)拖動(dòng)，機(jī)動(dòng)靈活，適合于各類(lèi)阻感類(lèi)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)了能量的雙向流動(dòng)控制，能夠廣泛應(yīng)用于各類(lèi)負(fù)載對(duì)象。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及ー種變流供電裝置，尤其是涉及ー種應(yīng)用于電カ電子【技術(shù)領(lǐng)域】的車(chē)載移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置，主要用于為供電不便的工程現(xiàn)場(chǎng)或其他場(chǎng)所提供高質(zhì)量、大功率的交直流電能供應(yīng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有變流器大多采用半控或全控半導(dǎo)體器件對(duì)電能進(jìn)行調(diào)節(jié)和變換，但受其自身特性和應(yīng)用場(chǎng)合所限，該類(lèi)變流器多為靜止、固定式電源，安裝在室內(nèi)，并需要特定的電カ變壓器給其供電，額外的冷卻裝置給其散熱，大大限制了其應(yīng)用場(chǎng)合。其他移動(dòng)式電源，如電動(dòng)汽車(chē)等交通工具上的換流裝置容量有限且無(wú)法實(shí)現(xiàn)多變流器在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施并、串聯(lián)輸出，作用十分有限。大容量、大功率、高供電質(zhì)量移動(dòng)式電源的應(yīng)用在目前還是空白，因此很有必要進(jìn)行這個(gè)【技術(shù)領(lǐng)域】的研發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置，通過(guò)對(duì)變流器串、并聯(lián)關(guān)系的靈活轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)混合供電裝置交流、直流電壓的輸出，同時(shí)混合供電裝置由汽車(chē)拖動(dòng)，機(jī)動(dòng)靈活，適合于各類(lèi)阻感類(lèi)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)了能量的雙向流動(dòng)控制，能夠廣泛應(yīng)用于各類(lèi)負(fù)載對(duì)象。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明具體提供了一種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置的技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，一種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置，包括:車(chē)載平臺(tái)、控制系統(tǒng)，以及兩組以上的偶數(shù)組變流器組。所述變流器組包括兩個(gè)以上的變流器単元，所述變流器單元采用輸入側(cè)并聯(lián)、輸出側(cè)串聯(lián)方式連接，再由所述變流器組采用串聯(lián)或并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)交直流輸出。所述控制系統(tǒng)與所述變流器組的變流器単元相連，所述控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述變流器単元的控制與監(jiān)測(cè)。所述控制系統(tǒng)和兩組以上的偶數(shù)組變流器裝載在所述車(chē)載平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式交直流供電。
[0005]優(yōu)選的，所述變流器単元包括變流器、直流斬波調(diào)壓電路、中間直流環(huán)節(jié)和輸出濾波電路，所述變流器、中間直流環(huán)節(jié)、直流斬波調(diào)壓電路、輸出濾波電路依次相連。所述變流器對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行整流，所述中間直流環(huán)節(jié)為所述直流斬波調(diào)壓電路提供穩(wěn)定的中間直流電壓，所述直流斬波調(diào)壓電路對(duì)中間直流電壓進(jìn)行斬波調(diào)壓處理。所述直流斬波調(diào)壓電路包括斬波管和ニ極管，所述斬波管與ニ極管并聯(lián)在所述中間直流環(huán)節(jié)與輸出濾波電路之間，從所述ニ極管的兩端輸出穩(wěn)定的直流電壓。
[0006]優(yōu)選的，所述控制系統(tǒng)包括變流器單元控制器、上層控制器和中央控制器，所述變流器單元控制器與相應(yīng)的變流器単元相連，實(shí)現(xiàn)單個(gè)變流器単元的脈沖整流和斬波恒流控制。所述上層控制器與所述變流器單元控制器相連，實(shí)現(xiàn)變流器單元控制器的啟?？刂?、相序設(shè)定、檢測(cè)故障信息、繼電器邏輯控制和保護(hù)功能。所述上層控制器同時(shí)接收來(lái)自所述中央控制器的工作模式和控制模式信息，計(jì)算并向所述變流器單元控制器發(fā)出控制指令。所述上層控制器還與電カ調(diào)度中心，以及所述中央控制器相連，所述中央控制器完成所述移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置的起?？刂?、與所述電カ調(diào)度中心的通訊、向所述上層控制器發(fā)出工作模式及控制模式信息、進(jìn)行關(guān)鍵波形的監(jiān)控和系統(tǒng)保護(hù)功能。
[0007]優(yōu)選的，所述變流器組還包括變流器単元、高壓開(kāi)關(guān)組合和變壓器，所述高壓開(kāi)關(guān)組合一端連接輸入35KV高壓電源，所述高壓開(kāi)關(guān)組合另一端與變壓器的初級(jí)繞組相連，所述變壓器的次級(jí)繞組與所述變流器単元的輸入端相連。所述變流器單元采用輸入側(cè)并聯(lián)、輸出側(cè)串聯(lián)的連接方式構(gòu)成可控變流器単元，所述可控變流器単元的輸入為多繞組變壓器輸入，所述變流器単元的輸入側(cè)通過(guò)所述變壓器的次級(jí)繞組并聯(lián)，所述變流器単元的輸出采用級(jí)聯(lián)輸出形式，并通過(guò)所述變流器単元的直流斬波調(diào)壓電路控制輸出電流，而后再串接到下一個(gè)所述變流器単元，通過(guò)所述變流器単元的疊加實(shí)現(xiàn)高電壓輸出。
[0008]優(yōu)選的，移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置進(jìn)ー步包括第一功率單元柜、第二功率單元柜、第一變壓器柜、第二變壓器拒、開(kāi)關(guān)柜和換熱器拒。所述兩組以上的偶數(shù)組變流器組和與其對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)分成兩組，分別設(shè)置在第一功率單元柜和第二功率單元柜中，所述第一功率單元柜和第二功率単元柜帶有水冷系統(tǒng)，與所述變流器組對(duì)應(yīng)的變壓器分別設(shè)置在第一變壓器柜和第二變壓器柜中，所述高壓開(kāi)關(guān)組合設(shè)置在開(kāi)關(guān)柜中。所述第一變壓器柜、第一功率單元柜、第二變壓器柜、第二功率單元柜、開(kāi)關(guān)柜和換熱器柜均設(shè)置在所述車(chē)載平臺(tái)上。
[0009]優(yōu)選的，所述變壓器采用干式變壓器結(jié)構(gòu)。
[0010]優(yōu)選的，在所述變流器單元控制器之間，所述變流器單元控制器和所述上層控制器之間采用光纖信號(hào)進(jìn)行傳輸。
[0011]優(yōu)選的，在所述上層控制器與所述中央控制器、電カ調(diào)度中心之間采用RS485總線進(jìn)行通信。
[0012]優(yōu)選的，所述移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置包括第一變流器組和第二變流器組。所述第一變流器組與其控制系統(tǒng)，所述第二變流器組與其控制系統(tǒng)分別裝載在各自的車(chē)載平臺(tái)上。所述第一變流器組和第二變流器組各包含兩個(gè)變流器組，所述第一變流器組為發(fā)送端變流器，所述第二變流器組為受端變流器，所述第一變流器組和第二變流器組各自的兩個(gè)變流器組輸出端兩兩共直流側(cè)連接。所述第一變流器組和所述第二變流器組的可控變流器単元的相應(yīng)變流器兩兩之間組成背靠背的雙PWM變頻器，實(shí)現(xiàn)所述移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置的交流輸出。
[0013]優(yōu)選的，所述移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置包括第一變流器組和第二變流器組。所述第一變流器組與其控制系統(tǒng)，所述第二變流器組與其控制系統(tǒng)分別裝載在各自的車(chē)載平臺(tái)上。所述第一變流器組和第二變流器組各包含兩個(gè)變流器組，所述第一變流器組和第二變流器組的四個(gè)變流器組輸出端并聯(lián)，所述變流器単元的變流器工作于脈沖整流狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)從零起升流并得到穩(wěn)定的直流電壓輸出。
[0014]通過(guò)實(shí)施上述本發(fā)明提供的一種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置的技術(shù)方案，具有如下技術(shù)效果:
(I)本發(fā)明通過(guò)對(duì)變流器之間的串、并聯(lián)實(shí)現(xiàn)交流、直流電壓的輸出，容量可達(dá)到數(shù)十MW (由所選取IGBT器件等級(jí)，以及變流器単元串、并聯(lián)的變流器數(shù)量決定)，直流電壓可達(dá)20kV，交流電壓可以達(dá)到35kV ； (2)本發(fā)明變流器的變流器單元電流能夠自關(guān)斷，裝置可以工作在無(wú)源逆變的方式，當(dāng)裝置在作為交流應(yīng)用時(shí)，不需要外加的換相電壓，從而克服了傳統(tǒng)應(yīng)用晶閘管設(shè)計(jì)的變流器設(shè)備必須聯(lián)結(jié)于有源網(wǎng)絡(luò)的根本缺陷，可以為遠(yuǎn)距離的孤立負(fù)荷進(jìn)行送電；
(3)本發(fā)明變流器的變流器単元交流側(cè)電流可以控制，因此不會(huì)増加裝置的短路容量，在増加新的供電裝置進(jìn)入系統(tǒng)后，原有電カ系統(tǒng)中的保護(hù)裝置無(wú)需重新整定，這ー優(yōu)點(diǎn)在應(yīng)用于搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)(如礦山有軌電車(chē)原直流電源設(shè)備發(fā)生故障時(shí)作為臨時(shí)供電，冬季發(fā)生電網(wǎng)輸電線路冰災(zāi)時(shí)用于直流融冰等)，在需要爭(zhēng)分奪秒的場(chǎng)合下，其優(yōu)勢(shì)尤為明顯；
(4)本發(fā)明變流器的變流器單元采用IGBT脈沖整流技術(shù)，其產(chǎn)生的諧波大為減弱，無(wú)論是作為交流應(yīng)用或者作為直流應(yīng)用，其網(wǎng)側(cè)諧波指標(biāo)都符合國(guó)標(biāo)要求；
(5)本發(fā)明控制系統(tǒng)與變流器之間采用高低壓隔離、信號(hào)光電隔離等先進(jìn)的電磁兼容技術(shù)設(shè)計(jì)，高低壓間全部用光纖連接，供電裝置采用高壓取電方式，所有脈沖和信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離和轉(zhuǎn)換進(jìn)行，大大減少了電磁干擾，使得該裝置在惡劣的電磁環(huán)境下依然可以穩(wěn)定可靠運(yùn)行；
(6)本發(fā)明供電裝置采用無(wú)需吊車(chē)等輔助設(shè)備的拖掛式移動(dòng)車(chē)、分車(chē)組合的設(shè)計(jì)，既滿(mǎn)足交流需求，也可滿(mǎn)足直流需求，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)快速應(yīng)急式的移動(dòng)，機(jī)動(dòng)性好，靈活方便，尤其適用于臨時(shí)供電、搶險(xiǎn)救災(zāi)情況下所需面對(duì)的負(fù)載種類(lèi)多、時(shí)間緊迫的場(chǎng)合。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0016]圖1是本發(fā)明移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置ー種【具體實(shí)施方式】中變流器單元的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
圖2是本發(fā)明移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置ー種【具體實(shí)施方式】中變流器的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
圖3是本發(fā)明移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置ー種【具體實(shí)施方式】中控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
圖4是本發(fā)明移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置ー種【具體實(shí)施方式】安裝在車(chē)載系統(tǒng)上的結(jié)構(gòu)示意主視圖；
圖5是本發(fā)明移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置ー種【具體實(shí)施方式】安裝在車(chē)載系統(tǒng)上的結(jié)構(gòu)示意俯視圖；
圖6是本發(fā)明移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置ー種【具體實(shí)施方式】安裝在車(chē)載系統(tǒng)上的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是本發(fā)明移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置ー種【具體實(shí)施方式】采用四個(gè)變流器組成的直流變換主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
圖8是本發(fā)明移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置另ー種【具體實(shí)施方式】采用四個(gè)變流器組成的交流變換主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖；
圖中:1-變流器単元，2-高壓開(kāi)關(guān)組合，3-變流器，4-直流斬波調(diào)壓電路，5-中間直流環(huán)節(jié)，6-輸出濾波電路，7-變流器單元控制器，8-上層控制器，9-中央控制器，10-電カ調(diào)度中心，11-第一變壓器拒，12-第一功率単元拒，13-第二變壓器拒，14-第二功率単元拒，15-開(kāi)關(guān)拒，16-換熱器拒，17-第一變流器組，18-第二變流器組，19-變流器組，20-車(chē)載平臺(tái)，21-可控變流器単元，30-控制系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]為了引用和清楚起見(jiàn)，將下文中使用的技術(shù)名詞、簡(jiǎn)寫(xiě)或縮寫(xiě)記載如下:
IGBT:Insulated Gate Bipolar Transistor,絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT (雙極型三極管)和MOS (絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動(dòng)式功率半導(dǎo)體器件；RS485:是隸屬于OSI (開(kāi)放式通信系統(tǒng)互聯(lián)參考模型)模型物理層的電氣特性規(guī)定為2線，半雙エ，多點(diǎn)通信的標(biāo)準(zhǔn)；
THD:Total Harmonic Distortion,總諧波失真的簡(jiǎn)稱(chēng),是信號(hào)諧波失真的一項(xiàng)指標(biāo)，表達(dá)為所有諧波成分功率之和與基本頻率信號(hào)功率的比值；
PWM:Pulse Width Modulation,脈沖寬度調(diào)制的簡(jiǎn)稱(chēng)。
[0018]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0019]如附圖1至附圖8所示，給出了本發(fā)明ー種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置的具體實(shí)施例，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說(shuō)明。
[0020]一種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置的【具體實(shí)施方式】，包括:車(chē)載平臺(tái)20、控制系統(tǒng)30，以及兩組以上的偶數(shù)組變流器組19。變流器組19包括兩個(gè)以上的變流器単元1，變流器単元I采用輸入側(cè)并聯(lián)、輸出側(cè)串聯(lián)方式連接，再由變流器組19采用串聯(lián)或并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)交直流輸出。控制系統(tǒng)30與變流器組19的變流器単元I相連，控制系統(tǒng)30實(shí)現(xiàn)對(duì)變流器単元I的控制與監(jiān)測(cè)?？刂葡到y(tǒng)30和兩組以上的偶數(shù)組變流器組19裝載在車(chē)載平臺(tái)20上，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式交直流供電。
[0021]如附圖1所示，變流器単元I進(jìn)ー步包括變流器3、直流斬波調(diào)壓電路4、中間直流環(huán)節(jié)5和輸出濾波電路6。變流器3、中間直流環(huán)節(jié)5、直流斬波調(diào)壓電路4、輸出濾波電路6依次相連。變流器3對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行整流，中間直流環(huán)節(jié)5為直流斬波調(diào)壓電路4提供穩(wěn)定的中間直流電壓，直流斬波調(diào)壓電路4對(duì)中間直流電壓進(jìn)行斬波調(diào)壓處理。直流斬波調(diào)壓電路4包括斬波管Tl和ニ極管Dl，斬波管Tl與ニ極管Dl并聯(lián)在所述中間直流環(huán)節(jié)5與輸出濾波電路6之間，從ニ極管Dl的兩端D和Ud-輸出穩(wěn)定的直流電壓。
[0022]如附圖2所示，變流器組19進(jìn)ー步包括變流器単元1、高壓開(kāi)關(guān)組合2和變壓器TM。高壓開(kāi)關(guān)組合2包括高壓接觸器組合KMl、高壓斷路器組合KM2和電阻組合R。高壓開(kāi)關(guān)組合2 —端連接輸入35KV高壓電源，高壓開(kāi)關(guān)組合2另一端與變壓器TM的初級(jí)繞組相連，變壓器TM的次級(jí)繞組與變流器単元I的輸入端相連。變流器単元I采用輸入側(cè)并聯(lián)、輸出側(cè)串聯(lián)的連接方式構(gòu)成可控變流器単元21，可控變流器単元21的輸入為多繞組變壓器輸入，變流器単元I的輸入側(cè)通過(guò)變壓器TM的次級(jí)繞組并聯(lián)，變流器単元I的輸出采用級(jí)聯(lián)輸出形式，并通過(guò)變流器単元I的直流斬波調(diào)壓電路4控制輸出電流，而后再串接到下一個(gè)變流器単元1，通過(guò)變流器単元I的疊加實(shí)現(xiàn)高電壓輸出。變流器単元I通過(guò)端ロ D和Ud-輸出電壓，輸出端連接有電壓互感器TVOO、TVOl和TV02，以及電流互感器TA0，最后經(jīng)由斷路器QSl輸出。作為本發(fā)明ー種典型的實(shí)施方式，可控變流器単元21包括6個(gè)變流器単元I。單個(gè)的可控變流器単元21采用模塊化設(shè)計(jì)，組合靈活，方便應(yīng)用。變流器単元I采用變流器3+直流斬波調(diào)壓電路4，輸出電流可以連續(xù)調(diào)節(jié)，輸入的電流諧波含量少，輸入無(wú)功低，不需要大功率濾波裝置。作為本發(fā)明ー種典型的實(shí)施例，變流器3中的開(kāi)關(guān)器件進(jìn)ー步采用IGBT功率器件。本發(fā)明【具體實(shí)施方式】描述的移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置采用可控變流器単元21級(jí)聯(lián)模式，IGBT不需要串聯(lián)，裝置應(yīng)用技術(shù)成熟，可靠性高。本發(fā)明【具體實(shí)施方式】描述的移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置采用干式變壓器，更加適應(yīng)移動(dòng)的需求，維護(hù)成本更低。
[0023]如附圖3所示，控制系統(tǒng)30進(jìn)ー步包括變流器單元控制器7、上層控制器8和中央控制器9，變流器單元控制器7與相應(yīng)的變流器単元I相連，實(shí)現(xiàn)單個(gè)變流器単元I的脈沖整流和斬波恒流控制。上層控制器8與變流器單元控制器7相連，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的6個(gè)變流器單元控制器7的啟?？刂啤⑾嘈蛟O(shè)定、檢測(cè)故障信息、繼電器邏輯控制和保護(hù)功能。上層控制器8接收來(lái)自中央控制器9的工作模式和控制模式信息，計(jì)算并向變流器單元控制器7發(fā)出控制指令。上層控制器8還與電カ調(diào)度中心10，以及中央控制器9相連，中央控制器9完成移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置的起停控制、與電カ調(diào)度中心10的通訊、向上層控制器8發(fā)出工作模式及控制模式信息、進(jìn)行關(guān)鍵波形的監(jiān)控和系統(tǒng)保護(hù)功能。在本發(fā)明【具體實(shí)施方式】描述的技術(shù)方案中，控制系統(tǒng)30采用變流器單元控制器7+上層控制器8+中央控制器9，對(duì)于可控變流器単元21的二次信號(hào)傳輸，采用變流器組19主電路與控制系統(tǒng)30全隔離模式，利用多級(jí)光纖進(jìn)行二次信號(hào)的傳輸和處理。
[0024]如附圖4、5和6所示，移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置還包括第一變壓器柜11、第一功率單元柜12、第二變壓器柜13、第二功率單元柜14、開(kāi)關(guān)柜15和換熱器柜16。兩組以上的偶數(shù)組變流器組19和與其對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)30分成兩組，分別設(shè)置在第一功率単元柜12和第二功率單元柜14中，第一功率單元柜12和第二功率單元柜14帶有水冷系統(tǒng)，與變流器19對(duì)應(yīng)的變壓器TM分別設(shè)置在第一變壓器柜11和第二變壓器柜13中，高壓開(kāi)關(guān)組合2設(shè)置在開(kāi)關(guān)柜15中。第一變壓器柜11、第一功率單元柜12、第二變壓器柜13、第二功率單元柜14、開(kāi)關(guān)柜15和換熱器柜16均設(shè)置在車(chē)載平臺(tái)20上。本發(fā)明【具體實(shí)施方式】描述的移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置可車(chē)載運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)后，通過(guò)各個(gè)可控變流器単元21的串聯(lián)或并聯(lián)，達(dá)到提高總體輸出電壓或電流的能力，從而提高輸出容量，單車(chē)可控變流器單元21可輸出5MVA。
[0025]變壓器TM采用干式變壓器結(jié)構(gòu)。在變流器單元控制器7之間，變流器單元控制器7和上層控制器8之間采用光纖信號(hào)進(jìn)行傳輸。在上層控制器8與中央控制器9、電カ調(diào)度中心10之間采用RS485總線進(jìn)行通信。本發(fā)明【具體實(shí)施方式】描述的移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置采用了高壓隔離、控制光電轉(zhuǎn)換等先進(jìn)的電磁兼容技術(shù)設(shè)計(jì)，高低壓間全部采用光纖連接，第一功率單元柜12和第二功率單元柜14內(nèi)的控制電源采用高壓取電方式，所有脈沖和信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離和轉(zhuǎn)換進(jìn)行，大大減少了電磁干擾，使得本發(fā)明移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置在惡劣的電磁環(huán)境下依然可以穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。[0026]如附圖6所示，本發(fā)明【具體實(shí)施方式】描述的移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置可裝載在汽車(chē)上，可以靈活移動(dòng)，滿(mǎn)足不同工程需要。混合供電裝置可根據(jù)需要，以靈活的車(chē)載方式奔赴各地提供即時(shí)的交直流電源，輸出電源的交、直流型式和容量可靈活調(diào)配處理。
[0027]如附圖7所示，作為本發(fā)明ー種典型的實(shí)施方式，移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置包括第一變流器組17和第二變流器組18。第一變流器組17與其控制系統(tǒng)30，第二變流器組18與其控制系統(tǒng)30分別裝載在各自的車(chē)載平臺(tái)20上。第一變流器組17和第二變流器組18各由一個(gè)車(chē)載平臺(tái)20裝載，第一變流器組17和第二變流器組18各包含兩個(gè)變流器19，第一變流器組17為發(fā)送端變流器，第二變流器組18為受端變流器。第一變流器組17和第二變流器組18各自的兩個(gè)變流器組19兩兩共直流側(cè)連接，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置的交流輸出。此時(shí)，四個(gè)可控變流器単元21兩兩共直流側(cè)連接即構(gòu)成移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置的交流輸出，輸出交流電壓最大值35kV，交流輸出電流最大200A。第一變流器組17和第二變流器組18的可控變流器単元21的相應(yīng)變流器3兩兩之間組成背靠背的雙PWM變頻器，并采用雙PWM控制方式，額定功率穩(wěn)定，控制穩(wěn)定。經(jīng)測(cè)試，輸出直流電壓為10500V，波動(dòng)≤±80V，輸電效率為94%，功率因素高達(dá)99%，輸入電壓THD(總諧波失真)≤ 3.96%。
[0028]如附圖8所示，作為本發(fā)明另ー種典型的實(shí)施方式，移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置包括第一變流器組17和第二變流器組18。第一變流器組17與其控制系統(tǒng)30，第二變流器組18與其控制系統(tǒng)30分別裝載在各自的車(chē)載平臺(tái)20上。第一變流器組17和第二變流器組18各包含兩個(gè)變流器組19，第一變流器組17和第二變流器組18的四個(gè)變流器組19輸出端并聯(lián)。此時(shí)，第一變流器組17和第二變流器組18的可控變流器単元21的變流器3均工作在PWM脈沖整流狀態(tài)。第一變流器組17和第二變流器組18的可控變流器単元21組成四組并聯(lián)的整流器輸出，變流器單元變流器實(shí)現(xiàn)從零起升流并得到穩(wěn)定的直流電壓輸出。四個(gè)可控變流器単元21并聯(lián)輸出，組合后可輸出5kV直流電壓或最大輸出4000A電流。變流器3通過(guò)采用IGBT脈沖整流技術(shù)進(jìn)行整流，可以得到穩(wěn)定的輸出直流電壓。經(jīng)測(cè)試，輸入側(cè)滿(mǎn)載時(shí)功率因數(shù)為0.967，輸入側(cè)電壓諧波含量為1.5%，能夠很好地符合國(guó)標(biāo)的要求。
[0029]本發(fā)明【具體實(shí)施方式】描述的移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置設(shè)置為一種靈活的移動(dòng)式輸電車(chē)輛，通過(guò)對(duì)輸電車(chē)輛上的開(kāi)關(guān)進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)置對(duì)變流器之間的串、并聯(lián)關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)換，同時(shí)通過(guò)改變變流器3的不同組合運(yùn)行方式實(shí)現(xiàn)交流、直流電壓的靈活輸出，容量可達(dá)到數(shù)十MW(由所選取IGBT器件等級(jí)，以及變流器単元串、并聯(lián)的變流器數(shù)量決定)，直流電壓可達(dá)20kV，交流電壓可以達(dá)到35kV。變流器組19的變流器単元I的電流能夠自關(guān)斷，裝置可以工作在無(wú)源逆變的方式，當(dāng)裝置在作為交流應(yīng)用時(shí)，不需要外加的換相電壓，從而克服了傳統(tǒng)應(yīng)用晶閘管設(shè)計(jì)的變流器設(shè)備必須聯(lián)結(jié)于有源網(wǎng)絡(luò)的根本缺陷，可以為遠(yuǎn)距離的孤立負(fù)荷進(jìn)行送電。本發(fā)明通過(guò)單元級(jí)聯(lián)式電路拓?fù)洌瑒?chuàng)造性的將直流輸出與交流輸出功能集成在一起，通過(guò)簡(jiǎn)單更改即可實(shí)現(xiàn)功能轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了能量的雙向流動(dòng)控制技術(shù)，達(dá)到背靠背控制的目的。在本發(fā)明中，變流器組19的變流器単元I的交流側(cè)電流可以控制，因此不會(huì)増加裝置的短路容量，在増加新的供電裝置進(jìn)入系統(tǒng)后，原有電カ系統(tǒng)中的保護(hù)裝置無(wú)需重新整定。這ー優(yōu)點(diǎn)在應(yīng)用于搶險(xiǎn)救災(zāi)時(shí)(如礦山有軌電車(chē)原直流電源設(shè)備發(fā)生故障時(shí)作為臨時(shí)供電，冬季發(fā)生電網(wǎng)輸電線路冰災(zāi)時(shí)用于直流融冰等)，在需要爭(zhēng)分奪秒的場(chǎng)合下，其優(yōu)勢(shì)尤為明顯。變流器組19的變流器単元I采用IGBT脈沖整流技術(shù)，其產(chǎn)生的諧波大為減弱，無(wú)論是作為交流應(yīng)用或者作為直流應(yīng)用，其網(wǎng)側(cè)諧波指標(biāo)都符合國(guó)標(biāo)要求。本發(fā)明控制系統(tǒng)30與變流器組19之間采用高低壓隔離、信號(hào)光電隔離等先進(jìn)的電磁兼容技術(shù)設(shè)計(jì)，高低壓間全部用光纖連接，供電裝置采用高壓取電方式，所有脈沖和信號(hào)經(jīng)過(guò)光電隔離和轉(zhuǎn)換進(jìn)行，大大減少了電磁干擾，使得該裝置在惡劣的電磁環(huán)境下依然可以穩(wěn)定可靠運(yùn)行。本發(fā)明供電裝置采用無(wú)需吊車(chē)等輔助設(shè)備的拖掛式移動(dòng)車(chē)、分車(chē)組合的設(shè)計(jì)，既滿(mǎn)足交流需求，也可滿(mǎn)足直流需求，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)快速應(yīng)急式的移動(dòng)，機(jī)動(dòng)性好，靈活方便，尤其適用于臨時(shí)供電、搶險(xiǎn)救災(zāi)情況下所需面對(duì)的負(fù)載種類(lèi)多、時(shí)間緊迫的場(chǎng)合。
[0030]本說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。
[0031]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)和技術(shù)方案的情況下，都可利用上述掲示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置，其特征在于，包括:車(chē)載平臺(tái)(20)、控制系統(tǒng)(30)，以及兩組以上的偶數(shù)組變流器組(19)，所述變流器組(19)包括兩個(gè)以上的變流器単元(1)，所述變流器単元(I)采用輸入側(cè)并聯(lián)、輸出側(cè)串聯(lián)方式連接，再由所述變流器組(19)采用串聯(lián)或并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)交直流輸出；所述控制系統(tǒng)(30)與所述變流器組(19)的變流器単元(I)相連，所述控制系統(tǒng)(30)實(shí)現(xiàn)對(duì)所述變流器単元(I)的控制與監(jiān)測(cè)；所述控制系統(tǒng)(30)和兩組以上的偶數(shù)組變流器組(19)裝載在所述車(chē)載平臺(tái)(20)上，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)式交直流供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ー種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置，其特征在于:所述變流器単元(I)包括變流器(3 )、直流斬波調(diào)壓電路(4 )、中間直流環(huán)節(jié)(5 )和輸出濾波電路(6)，所述變流器(3)、中間直流環(huán)節(jié)(5)、直流斬波調(diào)壓電路(4)、輸出濾波電路(6)依次相連；所述變流器(3)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行整流，所述中間直流環(huán)節(jié)(5)為所述直流斬波調(diào)壓電路(4)提供穩(wěn)定的中間直流電壓，所述直流斬波調(diào)壓電路(4)對(duì)中間直流電壓進(jìn)行斬波調(diào)壓處理；所述直流斬波調(diào)壓電路(4)包括斬波管(Tl)和ニ極管(D1)，所述斬波管(Tl)與ニ極管(Dl)并聯(lián)在所述中間直流環(huán)節(jié)(5)與輸出濾波電路(6)之間，從所述ニ極管(Dl)的兩端輸出穩(wěn)定的直流電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置，其特征在于:所述控制系統(tǒng)(30)包括變流器單元控制器(7)、上層控制器(8)和中央控制器(9)，所述變流器單元控制器(7)與相應(yīng)的變流器単元(I)相連，實(shí)現(xiàn)單個(gè)變流器単元(I)的脈沖整流和斬波恒流控制；所述上層控制器(8)與所述變流器單元控制器(7)相連，實(shí)現(xiàn)變流器單元控制器(7)的啟?？刂啤⑾嘈蛟O(shè)定、檢測(cè)故障信息、繼電器邏輯控制和保護(hù)功能，所述上層控制器(8)接收來(lái)自所述中央控制器(9)的工作模式和控制模式信息，計(jì)算并向所述變流器單元控制器(7)發(fā)出控制指令；所述上層控制器(8)還與電カ調(diào)度中心(10)，以及所述中央控制器(9)相連，所述中央控制 器(9)完成所述移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置的起?？刂?、與所述電カ調(diào)度中心(10)的通訊、向所述上層控制器(8)發(fā)出工作模式及控制模式信息、進(jìn)行關(guān)鍵波形的監(jiān)控和系統(tǒng)保護(hù)功能。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任ー權(quán)利要求所述的ー種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置，其特征在于:所述變流器組(19)還包括高壓開(kāi)關(guān)組合(2)和變壓器(TM)，所述高壓開(kāi)關(guān)組合(2) —端連接輸入35KV高壓電源，所述高壓開(kāi)關(guān)組合(2)另一端與變壓器(TM)的初級(jí)繞組相連，所述變壓器(TM)的次級(jí)繞組與所述變流器単元(I)的輸入端相連；所述變流器単元(I)采用輸入側(cè)并聯(lián)、輸出側(cè)串聯(lián)的連接方式構(gòu)成可控變流器単元(21)，所述可控變流器単元(21)的輸入為多繞組變壓器輸入，所述變流器単元(I)的輸入側(cè)通過(guò)所述變壓器(TM)的次級(jí)繞組并聯(lián)，所述變流器単元(I)的輸出采用級(jí)聯(lián)輸出形式，并通過(guò)所述變流器單元(I)的直流斬波調(diào)壓電路(4)控制輸出電流，而后再串接到下一個(gè)所述變流器単元(1)，通過(guò)所述變流器単元(I)的疊加實(shí)現(xiàn)高電壓輸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置，其特征在于:移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置進(jìn)ー步包括第一功率單元柜(12)、第二功率單元柜(14)、第ー變壓器柜(11)、第二變壓器柜(13)、開(kāi)關(guān)柜(15)和換熱器柜(16);所述兩組以上的偶數(shù)組變流器組(19)和與其對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)(30)分成兩組，分別設(shè)置在所述第一功率單元柜(12)和所述第二功率單元柜(14)中，所述第一功率單元柜(12)和第二功率單元柜(14)帶有水冷系統(tǒng)，與所述變流器組(19)對(duì)應(yīng)的變壓器(TM)分別設(shè)置在所述第一變壓器柜(11)和所述第二變壓器柜(13)中，所述高壓開(kāi)關(guān)組合(2)設(shè)置在所述開(kāi)關(guān)柜(15)中；所述第ー變壓器柜(11)、第一功率單元柜(12)、第二變壓器柜(13)、第二功率單元柜(14)、開(kāi)關(guān)柜(15)和換熱器柜(16)均設(shè)置在所述車(chē)載平臺(tái)(20)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置，其特征在于:所述變壓器(TM)采用干式變壓器結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置，其特征在于:在所述變流器單元控制器(7 )之間，所述變流器單元控制器(7 )和所述上層控制器(8 )之間采用光纖信號(hào)進(jìn)行傳輸。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或7所述的ー種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置，其特征在于:在所述上層控制器(8)與所述中央控制器(9)、電カ調(diào)度中心(10)之間采用RS485總線進(jìn)行通信。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5、6、7中任ー權(quán)利要求所述的ー種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置，其特征在于:所述移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置包括第一變流器組(17)和第二變流器組(18);所述第一變流器組(17)與其控制系統(tǒng)(30)，所述第二變流器組(18)與其控制系統(tǒng)(30)分別裝載在各自的車(chē)載平臺(tái)(20)上；所述第一變流器組(17)和第二變流器組(18)各包含兩個(gè)變流器組(19)，所述第一變流器組(17)為發(fā)送端變流器，所述第二變流器組(18)為受端變流器，所述第一變流器組(17)和第二變流器組(18)各自的兩個(gè)變流器組(19)輸出端兩兩共直流側(cè)連接`；所述第一變流器組(17)和所述第二變流器組(18)的可控變流器単元(21)的相應(yīng)變流器(3)兩兩之間組成背靠背的雙PWM變頻器，實(shí)現(xiàn)所述移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置的交流輸出。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5、6、7中任ー權(quán)利要求所述的ー種移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置，其特征在于:所述移動(dòng)式大功率交直流混合供電裝置包括第一變流器組(17)和第二變流器組(18);所述第一變流器組(17)與其控制系統(tǒng)(30)，所述第二變流器組(18)與其控制系統(tǒng)(30)分別裝載在各自的車(chē)載平臺(tái)(20)上；所述第一變流器組(17)和第二變流器組(18)各包含兩個(gè)變流器組(19)，所述第一變流器組(17)和第二變流器組(18)的四個(gè)變流器組(19)輸出端并聯(lián)，所述變流器単元(I)的變流器(3)工作于脈沖整流狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)從零起升流并得到穩(wěn)定的直流電壓輸出。
【文檔編號(hào)】H02M1/10GK103427608SQ201310353392
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2013年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月14日
【發(fā)明者】黃志國(guó), 敬華兵, 梁金成, 黃歡, 王世平, 鄧明, 肖泉華, 彭力, 鄧霆, 郭延軍, 鄧飛, 陳志新, 王博, 鐘強(qiáng), 歐海平, 肖偉, 龔精學(xué), 高峰雷, 張緯曄, 雷立 申請(qǐng)人:株洲變流技術(shù)國(guó)家工程研究中心有限公司