張華+王立新

摘 要：本文主要闡述了一種岸電電源功率單元調(diào)試系統(tǒng)發(fā)明專利的主要內(nèi)容，包括：功率單元、岸電系統(tǒng)模擬測試儀、調(diào)壓變壓器、穩(wěn)壓變壓器、交流接觸器、調(diào)試電源和電抗器；交流接觸器用于控制主電路輸入線路的通斷，調(diào)壓變壓器用于改變輸出電壓，穩(wěn)壓變壓器為功率單元提供安全、穩(wěn)定的電壓源，電抗器用于無功電流檢測和節(jié)能測試負載，岸電系統(tǒng)模擬測試儀用于檢測功率單元各種故障點、相關(guān)參數(shù)設(shè)定、功率單元的各種保護、啟停和PWM波發(fā)送。本發(fā)明解決了岸電電源功率單元的調(diào)試和檢驗，降低功率單元的損壞率，提高岸電電源各個功率單元的品質(zhì)因數(shù)及提高岸電電源系統(tǒng)的整體效率，保證岸電電源穩(wěn)定運行。

關(guān)鍵詞：港口 岸基供電 功率單元 調(diào)速系統(tǒng) 發(fā)明研究

1.岸電電源功率單元調(diào)試系統(tǒng)發(fā)明研究的技術(shù)背景

根據(jù)船舶用電技術(shù)條件及高壓上船標(biāo)準，岸電電源質(zhì)量要求較高。功率單元作為岸電電源的核心關(guān)系到整套岸電電源的供電質(zhì)量及運行的穩(wěn)定性。但是岸電電源是一項新產(chǎn)品、新技術(shù)，在此領(lǐng)域還沒有一套專門用于岸電電源功率單元的調(diào)試系統(tǒng)，無法完全檢測岸電電源功率單元上電前是否符合設(shè)計要求。為了提高功率單元的調(diào)試進程，提高功率單元的品質(zhì)及整套岸電電源的穩(wěn)定性，本發(fā)明設(shè)計了一種岸電電源功率單元調(diào)試系統(tǒng)，以提高了功率單元的合格率及岸電電源品質(zhì)因數(shù)，滿足船載用電設(shè)備的要求。

2.岸電電源功率單元調(diào)試系統(tǒng)發(fā)明研究的主要內(nèi)容

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具體技術(shù)方案如下：一種岸電電源功率單元調(diào)試系統(tǒng)，包括功率單元、岸電系統(tǒng)模擬測試儀、調(diào)壓變壓器、穩(wěn)壓變壓器、交流接觸器KM1、KM2和KM3、調(diào)試電源和電抗器；所述交流接觸器KM1、KM2和KM3用于控制主電路輸入線路的通斷；所述調(diào)壓變壓器用于改變輸出電壓，以便測量出功率單元的欠壓報警解除值、過壓報警值、過流、電容異常、單元過熱及不同電壓下的工作電流值；所述穩(wěn)壓變壓器為功率單元提供安全、穩(wěn)定的電壓源，保證功率單元各個采樣故障點的準確性；所述電抗器用于無功電流檢測和節(jié)能測試負載；所述岸電系統(tǒng)模擬測試儀用于自動上電檢測功率單元各種故障點、相關(guān)參數(shù)設(shè)定、功率單元的各種保護、啟停和PWM波發(fā)送。

所述調(diào)試電源通過交流接觸器KM1與調(diào)壓變壓器進線端相連；所述調(diào)試電源通過交流接觸器KM1和交流接觸器KM3與穩(wěn)壓變壓器進線端相連；所述調(diào)壓變壓器通過交流接觸器KM2與穩(wěn)壓變壓器進線端相連；所述穩(wěn)壓變壓器輸出端與功率單元進線端相連；所述功率單元輸出端與電抗器相連；所述岸電系統(tǒng)模擬測試儀通過光纖和電纜與功率單元相連，以互通信息；

交流接觸器KM1、KM2和KM3互鎖。

本發(fā)明的有益效果是解決了岸電電源功率單元的調(diào)試和檢驗，降低功率單元的損壞率，提高岸電電源各個功率單元的品質(zhì)因數(shù)及提高岸電電源系統(tǒng)的整體效率，保證岸電電源穩(wěn)定運行。

3.岸電電源功率單元調(diào)試系統(tǒng)

岸電電源功率單元調(diào)試系統(tǒng)包括功率單元、岸電系統(tǒng)模擬測試儀、調(diào)壓變壓器、穩(wěn)壓變壓器、交流接觸器KM1、KM2 和 KM3、調(diào)試電源和電抗器；調(diào)試電源接入交流接觸器 KM1

與 KM3，再由KM1接至調(diào)壓變壓器后接出至 KM2，KM2和KM3同時接入穩(wěn)壓變壓器，KM1、KM2與KM3互鎖；穩(wěn)壓變壓器通過電纜與岸電功率單元進線端連接后，該功率單元的輸出端與電抗器連接；岸電系統(tǒng)模擬測試儀通過光纖和電纜與功率單元相連，既有高的電隔離能力，又有高的抗電磁干擾性能，可以及時查出功率單元的潛在故障，提高岸電電源各個功率單元的品質(zhì)因數(shù)。

4.岸電系統(tǒng)模擬測試儀操作系統(tǒng)

提高岸電電源系統(tǒng)的整體效率，保證岸電電源穩(wěn)定運行。其中，調(diào)壓變壓器器采用環(huán)式自耦調(diào)壓器的結(jié)構(gòu)，繞組用絕緣銅線繞在環(huán)式鐵心上，線圈部分表面磨去絕緣層而成光滑平面，用電化石墨做成的電刷與它相接觸，電刷可借手輪在導(dǎo)線表面旋轉(zhuǎn)滑動，從而改變輸出電壓，便于測量出功率單元的欠壓報警解除值、過壓報警值、過流、電容異常、單元過熱、電壓<90%及不同電壓下的工作電流值；穩(wěn)壓變壓器為隔離式穩(wěn)壓變壓器，使一次側(cè)與二次側(cè)的電氣完全絕緣，為功率單元提供一個安全、穩(wěn)定的電壓源；電抗器作為無功電流檢測、節(jié)能負載使用，調(diào)試完成后通過岸電系統(tǒng)模擬測試儀功能鍵把頻率調(diào)到P1-HE6狀態(tài)或幅值P2-H20狀態(tài)，通過方向鍵減小頻率或增大幅值的方法來進行快速放電，防止調(diào)試完成后電解電容內(nèi)存儲大量的余電，傷到調(diào)試人員。

岸電系統(tǒng)模擬測試儀包括LED 數(shù)碼管、LED指示燈、功能鍵、光纖連接器、單片機、CPLD、模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、LED驅(qū)動芯片，其操作面板如圖2 所示，LED數(shù)碼管用于狀態(tài)顯示，LED指示燈用于相關(guān)報警及故障顯示，Switch鍵為電源開關(guān)鍵，F(xiàn)unction鍵為功能選擇鍵，用于工作狀態(tài)選擇（P0）、輸出頻率（P1）、輸出幅值（P2）設(shè)定，F(xiàn)ault為故障查詢鍵，方向鍵完成參數(shù)號到參數(shù)值的改變和相關(guān)參數(shù)切換，PWM鍵完成PWM起/停的切換，RUN鍵完成功率單元啟動命令，Reset鍵用于故障清除；光纖連接器通過帶有光纖插頭的光纖與PU板相連進行信號接收與發(fā)送，上電自檢程序結(jié)束后，操作面板上顯示相關(guān)參數(shù)。

具體實施中，閉合交流接觸器KM1、KM2，調(diào)整輸入端電壓后，在岸電系統(tǒng)模擬測試儀上通過相關(guān)功能鍵和LED數(shù)碼管指示設(shè)定P0-H1，岸電系統(tǒng)模擬測試儀開始電容異常、過溫報警燈檢測并允許運行；設(shè)頻率P1-HE6、幅值P2-H20，然后按岸電系統(tǒng)模擬測試儀上的“Reset”、“RUN”鍵，并啟動“PWM”。

5.PU板調(diào)試系統(tǒng)endprint

波形輸出后通過故障鍵“Fault”，進行故障查詢；在功率單元運行中，通過提高輸入端電壓值，當(dāng)達到580V左右時，功率單元欠壓90%報警解除，岸電模擬測試儀和功率單元報警燈滅；通過調(diào)壓變壓器降低功率單元的輸入電壓，利用岸電系統(tǒng)模擬測試儀功能鍵“Function”和方向鍵來調(diào)整 P1-HE6狀態(tài)或幅值P2-H20狀態(tài)，利用方向鍵減小頻率或增大幅值的方法，進行低電壓大電流實驗并測量在不同頻率或幅值下的電流及溫升；通過調(diào)壓變壓器升高功率單元的輸入電壓，利用岸電系統(tǒng)模擬測試儀功能鍵“Function”和方向鍵來調(diào)整P1-HE6狀態(tài)或幅值P2-H20狀態(tài)，利用方向鍵增大頻率或減小幅值的方法，進行高電壓小電流并測量在不同頻率或幅值下的電流及溫升，保證功率單元在不同頻率或幅值下的電流基本一致；通過調(diào)整調(diào)壓變壓器輸出電壓使之滿足功率單元的正常工作電壓及電流，通電運行30分鐘，利用溫度開關(guān)測量散熱器的最高溫升應(yīng)小于45度，如高于45度，岸電系統(tǒng)模擬測試儀和功率單元立即產(chǎn)生報警并保護，波形輸出點為正弦波；斷開KM1、KM2，閉合KM3功率單元立即報警保護，功率單元和岸電模擬測試儀報警指示燈亮，岸電電源功率單元調(diào)試系統(tǒng)停止工作。

具體實施中將調(diào)試電源（220V）接入調(diào)壓變壓器，經(jīng)調(diào)壓變壓器調(diào)壓（20V）后輸出給逆變裝置，逆變裝置用幾組把線連接至PU板，防止PU板內(nèi)部有短路，損壞PU板；PU板再經(jīng)光纖和岸電系統(tǒng)模擬測試儀相連，用22K電阻的短路夾子短掉PU板上的5組電阻，連接兩根光纖，為岸電系統(tǒng)模擬測試儀送電。用岸電系統(tǒng)模擬測試儀的Function鍵進行頻率、幅值設(shè)定：設(shè)P0輸入值為H1，此時LED5燈亮，表示岸電系統(tǒng)模擬測試儀控制信號正常；然后設(shè)為H0，LED0亮表示PU上旁通電阻的SCR脈沖正常；P1起始頻率設(shè)為HE6，P2起始幅值設(shè)為H20，按PWM起/停。

PWM亮，表示PWM啟動；按復(fù)位后，允許燈亮，才會有脈沖輸出，此時，如將示波器接到PU板上BRIDGE～點，示波器應(yīng)有波形顯示；短接PU板上的過熱采樣點或通過外圍溫度開關(guān)發(fā)出超溫報警信號時，PU板立即過熱報警并保護；屏蔽PU板電容采樣點、岸電系統(tǒng)模擬測試儀及PU板報警指示燈亮，岸電電源功率單元調(diào)試系統(tǒng)停止工作；PU板不能正常工作時可通過以上實驗來測試板卡的好壞，用Fault鍵及∧、∨方向鍵進行故障查詢。通過低電壓提前對PU板進行故障查詢并維修，降低PU板和功率單元損壞率，從而提升功率單元的整體質(zhì)量，提高整機的工作效率。endprint