一种自动调节电压的岸电电源制造技术

本发明专利技术公开了一种自动调节电压的岸电电源，包括：变频器、隔离变压器、电流前馈单元、电压反馈单元和调节控制器：变频器的输出端与隔离变压器的一次侧相连，且变频器的输出端还与电流前馈单元的输入端相连；隔离变压器的二次侧与电压反馈单元的输入端相连；电流前馈单元用于采集变频器的输出电流，根据输出电流确定电压波动值，并将电压波动值传输至变频器的输入端；调节控制器用于根据系统输出设定值和隔离变压器的输出电压确定调节参数，根据调节参数调节变频器的输入值。该岸电电源增加电流前馈单元，由于变频器内部的电流采样速度较快，较现有的电压闭环控制反应快，可以有效的提高电压波动的恢复时间，缩短调节时间。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及工业控制领域中船舶岸电电源
，具体地，涉及一种自动调节电压的岸电电源。
技术介绍
中国船舶的电制为50Hz，然而国外大部分船舶的电制为60Hz，这就给国外船舶直接接用中国电网带来了困难，所以中国港口必须有电气设备将中国电网的50Hz工业用电转变为60Hz。与过去传统的发电机组式60Hz岸电电源相比，静止式岸电电源的噪声小，效率高，电气性能较好，而电压自动调节技术是岸电电源的一个关键技术，直接影响电气性能的好坏，从而研究60Hz岸电电源的电压自动调节技术是十分有必要的。现有技术中，PI(Proportion Integration，比例积分)闭环控制通过具有电气隔离的电压变送器对隔离变压器的二次侧进行电压测量，将电压测量值反馈到变频器的模拟量输入端。然后由于变频器内部的PID(Proportion Integration Differentiation，比例积分微分)调节器对设定电压与反馈电压进行比较、调节之后修正变频器的电压输出，使得隔离变压器的二次电压与设定电压相同。传统PI控制时，PI不能根据负载变化和岸电电源系统特性变化调节控制器参数，系统超调量较大，调节时间较长，抗干扰能力、控制精度和稳态特性较差。
技术实现思路
本专利技术是为了克服现有技术中传统岸电电源调节时间长的缺陷，根据本专利技术的一个方面，提出一种自动调节电压的岸电电源。本专利技术实施例提供的一种自动调节电压的岸电电源，包括：变频器、隔离变压器、电流前馈单元、电压反馈单元和调节控制器；变频器的输出端与隔离变压器的一次侧相连，且变频器的输出端还与电流前馈单元的输入端相连；隔离变压器的二次侧与电压反馈单元的输入端相连，电压反馈单元的输
出端与调节控制器的输入端相连；调节控制器的输出端与变频器的输入端相连，且调节控制器预设系统输出设定值；变频器的输入端还用于与外部的电源相连，隔离变压器的二次侧还用于与外部的负载相连；电流前馈单元用于采集变频器的输出电流，根据输出电流确定电压波动值，并将电压波动值传输至变频器的输入端；电压反馈单元用于采集隔离变压器的输出电压，并将输出电压传输至调节控制器；调节控制器用于根据系统输出设定值和隔离变压器的输出电压确定调节参数，根据调节参数调节变频器的输入值。在上述技术方案中，该岸电电源还包括：负载观测器；变频器的输出端与电流前馈单元的输入端相连，具体包括：变频器的输出端通过负载观测器与电流前馈单元的输入端相连；隔离变压器的二次侧也通过负载观测器与电流前馈单元的输入端相连；负载观测器用于动态跟踪变频器的输出量和隔离变压器的输出量，预测变频器的输出电流的变化值，并将变频器的输出电流的变化值传输至电流前馈单元。在上述技术方案中，调节控制器包括PI控制器，PI控制器用于在确定调节参数后，根据调节参数调节变频器的输入值，调节参数包括比例系数和积分系数；或调节控制器包括PID控制器，PID控制器用于在确定调节参数后，根据调节参数调节变频器的输入值，调节参数包括比例系数、积分系数和微分系数。在上述技术方案中，调节控制器还包括：模糊控制器；模糊控制器用于获取根据系统输出设定值和输出电压确定的偏差和偏差变化率，对偏差和偏差变化率进行模糊化处理后确定调节参数变化量；调节控制器将调节参数变化量与初始的调节参数相结合后，确定最终的调节参数。在上述技术方案中，当调节控制器包括PI控制器时，将调节参数变化量与调节参数相结合后，确定最终的调节参数，具体包括：最终的比例系数为：KP＝Kp+△Kp，Kp为初始的比例系数；最终的积分系数为：KI＝Ki+△Ki，Ki为初始的积分系数；调节参数变化量包括比例系数变化量△Kp和积分系数变化量△Ki。在上述技术方案中，当调节控制器包括PID控制器时，将调节参数变化
量与调节参数相结合后，确定最终的调节参数，具体包括：最终的比例系数为：KP＝Kp+△Kp，Kp为初始的比例系数；最终的积分系数为：KI＝Ki+△Ki，Ki为初始的积分系数；最终的微分系数为：KD＝Kd+△Kd，Kd为初始的微分系数；调节参数变化量包括比例系数变化量△Kp、积分系数变化量△Ki和微分系数变化量△Kd。在上述技术方案中，该岸电电源还包括：有源电力滤波器，用于对变频器的输出量进行滤波处理；变频器的输出端与隔离变压器的一次侧相连，具体包括：变频器的输出端通过有源电力滤波器与隔离变压器的一次侧相连。在上述技术方案中，电压反馈单元包括：电压测量模块和电压变换模块，电压测量模块和电压变换模块相连；电压测量模块用于采集隔离变压器的输出电压；电压变换模块用于获取电压测量模块采集的隔离变压器的输出电压，并对隔离变压器的输出电压进行变压处理，将进行变压处理后得到的输出电压传输至调节控制器。在上述技术方案中，电压测量模块采集的隔离变压器的输出电压包括：输出电压和供电过程中的扰动电压。本专利技术实施例提供的一种自动调节电压的岸电电源，在通过调节控制器进行反馈控制的基础上，增加电流前馈单元。该电流前馈单元通过对变频器的输出电流进行快速采样，然后根据电流信号的大小判断负载突加或突减的大小，计算岸电电源负载突然变化时所引起的电压波动，将这个电压波动值加到变频器输出电压的设定值通道上，从而达到快速补偿，使得电压降快速恢复。由于变频器内部的电流采样速度较快，较现有的电压闭环控制反应快，该岸电电源可以有效的提高电压波动的恢复时间，缩短调节时间。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与
本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例中自动调节电压的岸电电源的第一结构图；图2为本专利技术实施例中自动调节电压的岸电电源的第二结构图；图3为本专利技术实施例中自动调节电压的岸电电源的第三结构图；图4为本专利技术实施例中自动调节电压的岸电电源的第四结构图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。根据本专利技术实施例，提供了一种自动调节电压的岸电电源，图1为该岸电电源的结构图，具体包括：变频器10、隔离变压器20、电流前馈单元30、电压反馈单元40和调节控制器50。具体的，变频器10的输出端与隔离变压器20的一次侧相连，且变频器10的输出端还与电流前馈单元30的输入端相连；隔离变压器20的二次侧与电压反馈单元40的输入端相连，电压反馈单元40的输出端与调节控制器50的输入端相连；调节控制器50的输出端与变频器10的输入端相连，且调节控制器50可以预设系统输出设定值；变频器10的输入端还可以与外部的电源相连，隔离变压器20的二次侧还可以与外部的负载相连。其中，电流前馈单元30用于采集变频器10的输出电流，根据输出电流确定电压波动值，并将电压波动值传输至变频器10的输入端；电压反馈单元40用于采集隔离变压器20的输出电压，并将输出电压传输至调节控制器50；调节控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自动调节电压的岸电电源，其特征在于，包括：变频器、隔离变压器、电流前馈单元、电压反馈单元和调节控制器；所述变频器的输出端与所述隔离变压器的一次侧相连，且所述变频器的输出端还与所述电流前馈单元的输入端相连；所述隔离变压器的二次侧与所述电压反馈单元的输入端相连，所述电压反馈单元的输出端与所述调节控制器的输入端相连；所述调节控制器的输出端与所述变频器的输入端相连，且所述调节控制器预设系统输出设定值；所述变频器的输入端还与外部的电源相连，所述隔离变压器的二次侧还与外部的负载相连；所述电流前馈单元用于采集所述变频器的输出电流，根据所述输出电流确定电压波动值，并将所述电压波动值传输至所述变频器的输入端；电压反馈单元用于采集所述隔离变压器的输出电压，并将所述输出电压传输至所述调节控制器；所述调节控制器用于根据所述系统输出设定值和所述隔离变压器的输出电压确定调节参数，并且根据所述调节参数调节所述变频器的输入值。

【技术特征摘要】
1.一种自动调节电压的岸电电源，其特征在于，包括：变频器、隔离变压器、电流前馈单元、电压反馈单元和调节控制器；所述变频器的输出端与所述隔离变压器的一次侧相连，且所述变频器的输出端还与所述电流前馈单元的输入端相连；所述隔离变压器的二次侧与所述电压反馈单元的输入端相连，所述电压反馈单元的输出端与所述调节控制器的输入端相连；所述调节控制器的输出端与所述变频器的输入端相连，且所述调节控制器预设系统输出设定值；所述变频器的输入端还与外部的电源相连，所述隔离变压器的二次侧还与外部的负载相连；所述电流前馈单元用于采集所述变频器的输出电流，根据所述输出电流确定电压波动值，并将所述电压波动值传输至所述变频器的输入端；电压反馈单元用于采集所述隔离变压器的输出电压，并将所述输出电压传输至所述调节控制器；所述调节控制器用于根据所述系统输出设定值和所述隔离变压器的输出电压确定调节参数，并且根据所述调节参数调节所述变频器的输入值。2.根据权利要求1所述的岸电电源，其特征在于，还包括：负载观测器；所述变频器的输出端与所述电流前馈单元的输入端相连，具体包括：所述变频器的输出端通过所述负载观测器与所述电流前馈单元的输入端相连；所述隔离变压器的二次侧也通过所述负载观测器与所述电流前馈单元的输入端相连；所述负载观测器用于动态跟踪变频器的输出量和隔离变压器的输出量，预测所述变频器的输出电流的变化值，并将所述变频器的输出电流的变化值传输至所述电流前馈单元。3.根据权利要求1或2所述的岸电电源，其特征在于，所述调节控制器包括PI控制器，所述PI控制器用于在确定调节参数后，根据所述调节参数调节所述变频器的输入值，所述调节参数包括比例系数和积分系数；或所述调节控制器包括PID控制器，所述PID控制器用于在确定调节参数后，根据所述调节参数调节所述变频器的输入值，所述调节参数包括比例系数、积分系数和微分系数。4.根据权利要求3所述的岸电电源，其特征在于，所述调节控制器还包括：模糊控制器；所述模糊控制器用于获取根据所述系统输出设...

【专利技术属性】
技术研发人员：张黎，李聚聪，刘强，胡学忠，徐鲲鹏，亓学庆，张海波，王海洋，王冀星，李晓光，胡晓玥，吴新刚，胡世琳，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网浙江省电力公司，国网福建省电力有限公司，国网浙江省电力公司宁波供电公司，国网福建省电力有限公司厦门供电公司，北京南瑞智芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11