一种四象限储能型机场静变电源制造技术

本发明专利技术提出一种四象限储能型静变电源，包含充放电选择开关、四象限变流器、动力锂电池系统、中频变压器。充放电选择开关为双掷开关，在充电模式下，充放电选择开关掷向工频市电输入端，让380V/50Hz的工频市电电源接入到四象限变流器交流侧，此时四象限变流器工作在整流模式，有功功率注入所述动力锂电池系统，电量逐渐增长直至充满；在放电模式下，充放电选择开关掷向中频静变输出端，四象限变流器工作在逆变器模式，且输出为400V/400Hz的中频电压，经过充放电选择开关施加在所述中频变压器的高压侧，中频变压器将其转换为115V/400Hz的电压，以适应飞机的供电所需。本发明专利技术采用四象限的变流器，同时解决动力电池的充电和放电逆变的问题，简化了电源的电路架构，降低设备成本，能够节约安装空间且便于安装在电源车上为机场远端停机坪的飞机供电。场远端停机坪的飞机供电。场远端停机坪的飞机供电。

【技术实现步骤摘要】
一种四象限储能型机场静变电源

：
[0001]本专利技术属于大功率电力电子设备领域，尤其涉及应用于机场的静变电源装置，主要解决为远端机位的飞机停泊状态下供电场合。

技术介绍
：
[0002]现代化机场都存在较多的飞机机位，部分飞机停泊在廊桥旁边，更多的机位在候机楼远端，飞机停泊状态下如果没有地面电源供电，就只能依靠飞机自身的辅助动力装置供电，需要消耗飞机燃油，既不环保，费用也比较高。对于停泊在廊桥旁边的飞机，可以使用静变电源从地面获得供电，但远端机位的飞机不容易获得地面电源，一般采用供电车停泊在飞机旁边，通过较长的电缆从候机楼获取电源并经过转换为飞机提供电源，但电缆拖放操作比较繁琐，且线损较高。
[0003]通过储能型静变电源为远端机位供电是一个比较灵活的解决方案，一般是把静变电源放置在移动电源车上，静变电源内的蓄电池经过逆变器转换为飞机供电所需的115V/400Hz三相电源，此时移动电源车内需要有动力电池和对应的充放电电路及逆变电路，最好能够留出最大的空间放置电池，从而尽可能多的提高移动电源车的供电能力。中国专利CN201710977864.2提出了一种含有储能电池的地面静变电源系统，该专利技术包含AC
‑
DC整流器、动力锂电池储能系统、 DC
‑
AC逆变器等部件，当动力锂电池剩余电量不足时，可以通过AC
‑
DC整流器连接到地面三相50Hz供电电源上为动力锂电池储能系统充电，充满后可以移动到远端机位的飞机旁边，DC
‑
AC逆变器可以将动力锂电池的电能转换为飞机所需的115V/400Hz电源为飞机供电。该专利技术很好的实现了储能式的静变电源的任务，但其中的AC
‑
DC整流器只在电池充电时运行，DC
‑
AC逆变器只在电池放电时运行，因此设备占用的体积较大，挤占了电源车有限的空间，从而电池容量受限，供电能力不足。

技术实现思路
：
[0004]本专利技术的目的在于提出一种四象限储能型静变电源，能够克服当前储能型静变电源因为内置AC
‑
DC整流器和DC
‑
AC逆变器而导致的静变电源体积大、成本高、电池容量小的缺陷。
[0005]为达成以上目的，本专利技术提出技术方案是一种四象限储能型静变电源，包含充放电选择开关(1)、四象限变流器(2)、动力锂电池系统(3)、中频变压器(4)，所述充放电选择开关(1)为双掷开关，包含工频市电输入端(11)、中频静变输出端(12)、变流器接口端(13)三组端子，380V/50Hz的工频市电电源连接到所述充放电选择开关(1)的工频市电输入端(11)用作充电输入端子，所述中频变压器(4)的高压侧(41)连接到所述充放电选择开关(1)的中频静变输出端(12)，所述中频变压器(4)的低压侧(42)作为静变电源的输出端给远端机位的飞机供电，所述四象限变流器(2)的交流端(21)连接到所述充放电选择开关(1)的变流器接口端(13)，所述四象限变流器(2)的直流端(22)连接动力锂电池。
[0006]在充电模式下，所述充放电选择开关(1)掷向工频市电输入端(11)，让 380V/50Hz
的工频市电电源经过充放电选择开关(1)接入到四象限变流器(2)的交流侧(21)，此时四象限变流器工作在整流模式，具有高功率因数、低谐波电流的工作状态；有功功率注入所述动力锂电池系统(3)，从而动力锂电池系统(3)的电量逐渐增长直至充满。在放电模式下，所述充放电选择开关(1)掷向中频静变输出端(12)，四象限变流器(2)工作在逆变器模式，即有功功率输出象限，而且输出为400V/400Hz的中频电压，这个电压经过充放电选择开关(1)的中频静变输出端 (12)施加在所述中频变压器(4)的高压侧(41)，中频变压器将其转换为115V/400Hz 的电压，以适应飞机的供电所需，因为所述四象限变流器(2)可以灵活控制输出电流，因此可以根据负荷进行较精确的控制，避免启动涌流，同时可以为飞机负荷提供所需的无功和谐波负荷能力。
[0007]所述充放电选择开关(1)具有互锁逻辑，由接触器KM1和KM2、控制触点 Q1和Q2构成，所述接触器KM1的输入端子U1与所述接触器KM2输入端子 U2、所述充放电选择开关(1)的变流器接口端(13)中的信号端子(13a)连接在一起；所述接触器KM1的输入端子V1与所述接触器KM2输入端子V2、所述充放电选择开关(1)的变流器接口端(13)中的信号端子(13b)连接在一起；所述接触器 KM1的输入端子W1与所述接触器KM2输入端子W2、所述充放电选择开关(1) 的变流器接口端(13)中的信号端子(13c)连接在一起；所述接触器KM1的输出端 R1、S1、T1分别作为所述充放电选择开关(1)的工频市电输入端(11)的信号端子 (11a)、(11b)、(11c)；所述接触器KM2的输出端R2、S2、T2分别作为所述充放电选择开关(1)的工频市电输入端(12)的信号端子(12a)、(12b)、(12c)；所述接触器KM1的控制线圈由控制触点Q1和所述接触器KM2的常闭触点串联而成；所述接触器KM2的控制线圈由控制触点Q2和所述接触器KM1的常闭触点串联而成，通过这样的连接，KM1和KM2在任何时刻最多只能有其中一个闭合，避免工频市电直接联通到中频静变输出端。
[0008]所述四象限变流器(2)为三相二电平全桥变流器，包含直流侧电容Cdc、由 Q1/Q2/Q3/Q4/Q5/Q6这六只IGBT构成的三相全桥、由L1/C1/L2/C2/L3/C3构成的高频滤波电路，所述直流侧电容Cdc连接在三相全桥的正极22+和负极22
‑
之间，三相全桥的Q1、Q3、Q5的集电极都连接到三相全桥的正极22+，三相全桥的Q2、Q4、Q6的发射级都连接到三相全桥的负极22
‑
，Q1、Q3、Q5的发射级分别和Q2、Q4、Q6的集电极相连且连接到L1、L2、L3的一端，L1、L2、L3的另外一端分别连接C1、C2、C3的一端且作为三相二电平全桥变流器的交流端，C1、C2、C3的另外一段连接在一起作为高频滤波的中点。
[0009]所述四象限变流器(2)为三相三电平全桥变流器，包含直流侧电容CX/CY、由Q1a/Q2a/Q3a/Q4a这4只IGBT和D1a/D2a这两只二极管构成的A相桥臂、由Q1b/Q2b/Q3b/Q4b这4只IGBT和D1b/D2b这两只二极管构成的B相桥臂、由Q1c/Q2c/Q3c/Q4c这4只IGBT和D1c/D2c这两只二极管构成的C相桥臂、由L1/C1/L2/C2/L3/C3构成的高频滤波电路，所述直流侧电容CX的正极连接连三相三电平全桥变流器的正极22+，所述直流侧电容CY的负极连接连三相三电平全桥变流器的负极22
‑
，所述直流侧电容CX的负极和CY的正极连接在一起作为三相全桥的中点22n，Q1a、Q1b、Q1c的集电极都连接到三相全桥的正极 22+，Q1a、Q1b、Q1c的发射极分别连接Q2a、Q2b、Q本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种四象限储能型静变电源，包含充放电选择开关(1)、四象限变流器(2)、动力锂电池系统(3)、中频变压器(4)，所述充放电选择开关(1)为双掷开关，包含工频市电输入端(11)、中频静变输出端(12)、变流器接口端(13)三组端子，380V/50Hz的工频市电电源连接到所述充放电选择开关(1)的工频市电输入端(11)用作充电输入端子，所述中频变压器(4)的高压侧(41)连接到所述充放电选择开关(1)的中频静变输出端(12)，所述中频变压器(4)的低压侧(42)作为静变电源的输出端给远端机位的飞机供电，所述四象限变流器(2)的交流端(21)连接到所述充放电选择开关(1)的变流器接口端(13)，所述四象限变流器(2)的直流端(22)连接动力锂电池。在充电模式下，所述充放电选择开关(1)掷向工频市电输入端(11)，让380V/50Hz的工频市电电源经过充放电选择开关(1)接入到四象限变流器(2)的交流侧(21)，此时四象限变流器工作在整流模式，具有高功率因数、低谐波电流的工作状态；有功功率注入所述动力锂电池系统(3)，从而动力锂电池系统(3)的电量逐渐增长直至充满。在放电模式下，所述充放电选择开关(1)掷向中频静变输出端(12)，四象限变流器(2)工作在逆变器模式，即有功功率输出象限，而且输出为400V/400Hz的中频电压，这个电压经过充放电选择开关(1)的中频静变输出端(12)施加在所述中频变压器(4)的高压侧(41)，中频变压器将其转换为115V/400Hz的电压，以适应飞机的供电所需，因为所述四象限变流器(2)可以灵活控制输出电流，因此可以根据负荷进行较精确的控制，避免启动涌流，同时可以为飞机负荷提供所需的无功和谐波负荷能力。2.根据权利要求1所述的四象限储能型静变电源，所述充放电选择开关(1)具有互锁逻辑，由接触器KM1和KM2、控制触点Q1和Q2构成，所述接触器KM1的输入端子U1与所述接触器KM2输入端子U2、所述充放电选择开关(1)的变流器接口端(13)中的信号端子(13a)连接在一起；所述接触器KM1的输入端子V1 与所述接触器KM2输入端子V2、所述充放电选择开关(1)的变流器接口端(13)中的信号端子(13b)连接在一起；所述接触器KM1的输入端子W1与所述接触器KM2输入端子W2、所述充放电选择开关(1)的变流器接口端(13)中的信号端子(13c)连接在一起；所述接触器KM1的输出端R1、S1、T1分别作为所述充放电选择开关(1)的工频市电输入端(11)的信号端子(11a)、(11b)、(11c)；所述接触器KM2的输出端R2、S2、T2分别作为所述充放电选择开关(1)的工频市电输入端(12)的信号端子(12a)、(12b)、(12c)；所述接触器KM1的控制线圈由控制触点Q1和所述接触器KM2的常闭触点串联而成；所述接触器KM2的控制线圈由控制触点Q2和所述接触器KM1的常闭触点串联而成，通过这样的连接，KM1和KM2在任何时刻最多只能有其中一个闭合，避免工频市电直接联通到中频静变输出端。3.根据权利要求1所述的四象限储能型静变电源，所述四象限变流器(2)为三相二电平全桥变流器，包含直流侧电容Cdc、由Q1/Q2/Q3/Q4/Q5/Q6这六只IGBT构成的三相全桥、由L1/C1/L2/C2/L3/C3构成的高频滤波电路，所述直流侧电...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏晟华，
申请(专利权)人：武汉本征电气有限公司，
类型：发明
国别省市：