[发明专利]一种抑制船舶变压器励磁涌流的装置和方法

摘要

本发明属于船舶电力系统技术领域，尤其涉及一种抑制船舶变压器励磁涌流的装置和方法，直流电源、DC/AC逆变器、LC滤波器、交流接触器、船舶变压器、断路器和船舶电网依次相连，船舶变压器一次侧和船舶电网侧分别安装第一电压测量单元和第二电压测量单元，两个电压测量单元、DC/AC逆变器、交流接触器、断路器分别与变压器并网控制器相连；变压器并网控制器经软件锁相环及变压器接线方式相位补偿，闭环控制DC/AC逆变器输出电压的幅值和相位，使得船舶变压器一次侧电压幅值由零逐渐增加到与船舶电网电压幅值相同后，向断路器发出并网合闸指令，并经短延时后封锁DC/AC逆变器输出，从而实现励磁涌流的抑制。

主权项

1.一种抑制船舶变压器励磁涌流的装置，其特征在于，包括：直流电源、DC/AC逆变器、LC滤波器、交流接触器、第一电压测量单元、第二电压测量单元、变压器并网控制器；其中，直流电源、DC/AC逆变器、LC滤波器、交流接触器、船舶变压器、断路器和船舶电网依次相连，船舶变压器一次侧和船舶电网侧分别安装第一电压测量单元和第二电压测量单元，两个电压测量单元分别与变压器并网控制器相连，变压器并网控制器分别与DC/AC逆变器、交流接触器、断路器相连；所述LC滤波器将DC/AC逆变器输出的交流电压滤波变成正弦波，电感值L计算如下：其中ΔI_max为电感电流纹波峰‑峰值的最大值，f_s为DC/AC逆变器的开关频率，U_dc为DC/AC逆变器的直流母线电压，也即是直流电源的电压；电容值C由如下公式确定：10f_n≤f_c≤f_s/10，其中为LC谐振频率，f_s为DC/AC逆变器的开关频率，f_n为船舶电网的额定频率；所述装置的抑制船舶变压器励磁涌流的方法，包括：变压器并网控制器通过第二电压测量单元获得船舶电网电压，通过第一电压测量单元获得船舶变压器一次侧电压，经软件锁相环及变压器接线方式相位补偿，闭环控制DC/AC逆变器输出电压的幅值和相位，使得船舶变压器一次侧电压幅值由零逐渐增加到与船舶电网电压幅值相同，并且船舶变压器一次侧电压频率和相位也与电网电压的频率和相位保持相同，在断路器两侧电压的幅值、频率和相位相同的条件满足后，变压器并网控制器向断路器发出并网合闸指令，考虑断路器合闸动作时间，经短延时后封锁DC/AC逆变器输出，从而实现励磁涌流的抑制；所述直流电源由蓄电池串联组成或由交流电经整流得到，直流电源的电压为船舶变压器二次侧线电压幅值的1.15～1.3倍；所述DC/AC逆变器为三相PWM逆变器；所述第一电压测量单元是利用电压传感器将船舶变压器一次侧线电压的高电压转换为变压器并网控制器可测量的低压信号，且至少测量两个线电压信号，电压传感器为铁磁型或霍尔型；所述第二电压测量单元是利用电压传感器将船舶电网线电压的高电压转换为变压器并网控制器可测量的低压信号，且至少测量两个线电压信号，电压传感器为铁磁型或霍尔型；所述变压器并网控制器根据第一电压测量单元、第二电压测量单元检测到的电压信号来控制DC/AC逆变器输出和交流接触器、断路器的通断，实现励磁涌流的抑制；所述DC/AC逆变器在船舶变压器一次侧接入电网后，或断开与变压器二次侧之间的交流接触器，或保持连接状态作为备用电源供负载使用。