港口岸电电源功率单元调试系统发明研究

张华+王立新

摘 要：本文主要阐述了一种岸电电源功率单元调试系统发明专利的主要内容，包括：功率单元、岸电系统模拟测试仪、调压变压器、稳压变压器、交流接触器、调试电源和电抗器；交流接触器用于控制主电路输入线路的通断，调压变压器用于改变输出电压，稳压变压器为功率单元提供安全、稳定的电压源，电抗器用于无功电流检测和节能测试负载，岸电系统模拟测试仪用于检测功率单元各种故障点、相关参数设定、功率单元的各种保护、启停和PWM波发送。本发明解决了岸电电源功率单元的调试和检验，降低功率单元的损坏率，提高岸电电源各个功率单元的品质因数及提高岸电电源系统的整体效率，保证岸电电源稳定运行。

关键词：港口 岸基供电 功率单元 调速系统 发明研究

1.岸电电源功率单元调试系统发明研究的技术背景

根据船舶用电技术条件及高压上船标准，岸电电源质量要求较高。功率单元作为岸电电源的核心关系到整套岸电电源的供电质量及运行的稳定性。但是岸电电源是一项新产品、新技术，在此领域还没有一套专门用于岸电电源功率单元的调试系统，无法完全检测岸电电源功率单元上电前是否符合设计要求。为了提高功率单元的调试进程，提高功率单元的品质及整套岸电电源的稳定性，本发明设计了一种岸电电源功率单元调试系统，以提高了功率单元的合格率及岸电电源品质因数，满足船载用电设备的要求。

2.岸电电源功率单元调试系统发明研究的主要内容

为实现上述目的，本发明具体技术方案如下：一种岸电电源功率单元调试系统，包括功率单元、岸电系统模拟测试仪、调压变压器、稳压变压器、交流接触器KM1、KM2和KM3、调试电源和电抗器；所述交流接触器KM1、KM2和KM3用于控制主电路输入线路的通断；所述调压变压器用于改变输出电压，以便测量出功率单元的欠压报警解除值、过压报警值、过流、电容异常、单元过热及不同电压下的工作电流值；所述稳压变压器为功率单元提供安全、稳定的电压源，保证功率单元各个采样故障点的准确性；所述电抗器用于无功电流检测和节能测试负载；所述岸电系统模拟测试仪用于自动上电检测功率单元各种故障点、相关参数设定、功率单元的各种保护、启停和PWM波发送。

所述调试电源通过交流接触器KM1与调压变压器进线端相连；所述调试电源通过交流接触器KM1和交流接触器KM3与稳压变压器进线端相连；所述调压变压器通过交流接触器KM2与稳压变压器进线端相连；所述稳压变压器输出端与功率单元进线端相连；所述功率单元输出端与电抗器相连；所述岸电系统模拟测试仪通过光纤和电缆与功率单元相连，以互通信息；

交流接触器KM1、KM2和KM3互锁。

本发明的有益效果是解决了岸电电源功率单元的调试和检验，降低功率单元的损坏率，提高岸电电源各个功率单元的品质因数及提高岸电电源系统的整体效率，保证岸电电源稳定运行。

3.岸电电源功率单元调试系统

岸电电源功率单元调试系统包括功率单元、岸电系统模拟测试仪、调压变压器、稳压变压器、交流接触器KM1、KM2 和 KM3、调试电源和电抗器；调试电源接入交流接触器 KM1

与 KM3，再由KM1接至调压变压器后接出至 KM2，KM2和KM3同时接入稳压变压器，KM1、KM2与KM3互锁；稳压变压器通过电缆与岸电功率单元进线端连接后，该功率单元的输出端与电抗器连接；岸电系统模拟测试仪通过光纤和电缆与功率单元相连，既有高的电隔离能力，又有高的抗电磁干扰性能，可以及时查出功率单元的潜在故障，提高岸电电源各个功率单元的品质因数。

4.岸电系统模拟测试仪操作系统

提高岸电电源系统的整体效率，保证岸电电源稳定运行。其中，调压变压器器采用环式自耦调压器的结构，绕组用绝缘铜线绕在环式铁心上，线圈部分表面磨去绝缘层而成光滑平面，用电化石墨做成的电刷与它相接触，电刷可借手轮在导线表面旋转滑动，从而改变输出电压，便于测量出功率单元的欠压报警解除值、过压报警值、过流、电容异常、单元过热、电压<90%及不同电压下的工作电流值；稳压变压器为隔离式稳压变压器，使一次侧与二次侧的电气完全绝缘，为功率单元提供一个安全、稳定的电压源；电抗器作为无功电流检测、节能负载使用，调试完成后通过岸电系统模拟测试仪功能键把频率调到P1-HE6状态或幅值P2-H20状态，通过方向键减小频率或增大幅值的方法来进行快速放电，防止调试完成后电解电容内存储大量的余电，伤到调试人员。

岸电系统模拟测试仪包括LED 数码管、LED指示灯、功能键、光纤连接器、单片机、CPLD、模/数转换芯片、LED驱动芯片，其操作面板如图2 所示，LED数码管用于状态显示，LED指示灯用于相关报警及故障显示，Switch键为电源开关键，Function键为功能选择键，用于工作状态选择（P0）、输出频率（P1）、输出幅值（P2）设定，Fault为故障查询键，方向键完成参数号到参数值的改变和相关参数切换，PWM键完成PWM起/停的切换，RUN键完成功率单元启动命令，Reset键用于故障清除；光纤连接器通过带有光纤插头的光纤与PU板相连进行信号接收与发送，上电自检程序结束后，操作面板上显示相关参数。

具体实施中，闭合交流接触器KM1、KM2，调整输入端电压后，在岸电系统模拟测试仪上通过相关功能键和LED数码管指示设定P0-H1，岸电系统模拟测试仪开始电容异常、过温报警灯检测并允许运行；设频率P1-HE6、幅值P2-H20，然后按岸电系统模拟测试仪上的“Reset”、“RUN”键，并启动“PWM”。

5.PU板调试系统endprint

波形输出后通过故障键“Fault”，进行故障查询；在功率单元运行中，通过提高输入端电压值，当达到580V左右时，功率单元欠压90%报警解除，岸电模拟测试仪和功率单元报警灯灭；通过调压变压器降低功率单元的输入电压，利用岸电系统模拟测试仪功能键“Function”和方向键来调整 P1-HE6状态或幅值P2-H20状态，利用方向键减小频率或增大幅值的方法，进行低电压大电流实验并测量在不同频率或幅值下的电流及温升；通过调压变压器升高功率单元的输入电压，利用岸电系统模拟测试仪功能键“Function”和方向键来调整P1-HE6状态或幅值P2-H20状态，利用方向键增大频率或减小幅值的方法，进行高电压小电流并测量在不同频率或幅值下的电流及温升，保证功率单元在不同频率或幅值下的电流基本一致；通过调整调压变压器输出电压使之满足功率单元的正常工作电压及电流，通电运行30分钟，利用温度开关测量散热器的最高温升应小于45度，如高于45度，岸电系统模拟测试仪和功率单元立即产生报警并保护，波形输出点为正弦波；断开KM1、KM2，闭合KM3功率单元立即报警保护，功率单元和岸电模拟测试仪报警指示灯亮，岸电电源功率单元调试系统停止工作。

具体实施中将调试电源（220V）接入调压变压器，经调压变压器调压（20V）后输出给逆变装置，逆变装置用几组把线连接至PU板，防止PU板内部有短路，损坏PU板；PU板再经光纤和岸电系统模拟测试仪相连，用22K电阻的短路夹子短掉PU板上的5组电阻，连接两根光纤，为岸电系统模拟测试仪送电。用岸电系统模拟测试仪的Function键进行频率、幅值设定：设P0输入值为H1，此时LED5灯亮，表示岸电系统模拟测试仪控制信号正常；然后设为H0，LED0亮表示PU上旁通电阻的SCR脉冲正常；P1起始频率设为HE6，P2起始幅值设为H20，按PWM起/停。

PWM亮，表示PWM启动；按复位后，允许灯亮，才会有脉冲输出，此时，如将示波器接到PU板上BRIDGE～点，示波器应有波形显示；短接PU板上的过热采样点或通过外围温度开关发出超温报警信号时，PU板立即过热报警并保护；屏蔽PU板电容采样点、岸电系统模拟测试仪及PU板报警指示灯亮，岸电电源功率单元调试系统停止工作；PU板不能正常工作时可通过以上实验来测试板卡的好坏，用Fault键及∧、∨方向键进行故障查询。通过低电压提前对PU板进行故障查询并维修，降低PU板和功率单元损坏率，从而提升功率单元的整体质量，提高整机的工作效率。endprint