【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直流岸电，具体而言涉及一种超宽范围高精度直流岸电控制装置。
技术介绍
1、直流岸电设备是一套位于码头或岸边的电气设备，该设备将码头交流电通转换为直流电，用于为各型船舶提供直流电源，保障船舶运行维护需求；不同型的船舶需要的直流岸电电压不一样，低至dc200v以下，高至dc1000v；另外为保障船舶商精密设备稳定可靠运行，一般期望直流电压精度尽可能高；
2、现有通常方案是针对不同类型的船舶提供不同规格的直流岸电设备，这样总采购费用较高，单套岸电设备利用率低，大量占用码头宝贵空间，以及使用维护不易；另外这些岸电装置的输出电压精度往往不高(一般是2％左右)，无法保证船舶上精密设备稳定运行。
技术实现思路
1、本专利技术提出的宽范围高精度直流岸电，通过优化硬件与软件设计，解耦了宽范围与高精度这一固有矛盾，实现宽范围、高精度电压输出，以一套设备保障多型船舶直流岸电需求。
2、本专利技术的提供了一种超宽范围高精度直流岸电控制装置，所述超宽范围高精度直流岸电控制装置包括有载调压变压器和多模块并联整流变换单元；
3、所述有载调压变压器输入交流输入电压，输出端连接多模块并联整流变换单元；所述多模块并联整流变换单元分为两组，分别具有相同数量的整流模块，每个整流模块的输入为有载调压变压器的副边绕组电压，输出为直流，每组内的整流模块的直流输出并联；
4、两组直流输出之间有并联开关；开关断开，两路直流输出独立运行；开关闭合，两组直流输出并联运行，将
5、更近一步地，所述有载调压变压器能够根据输出电压调节挡位，进而改变变压器副边电压，当直流岸电装置需要较低输出电压时，有载调压开关调至高挡，整流模块交流输入电压幅值较低，整流模块相应输出较低直流电压；当直流岸电装置需要较高输出电压时，有载调压开关调至低挡，整流模块交流输入电压幅值较高，整流模块相应输出较高直流电压。
6、更近一步地，所述超宽范围高精度直流岸电控制装置采用非线性多阶采样控制输出电压；采样电路得到的结果与实际输出电压成比例：
7、vs＝kvo＝k(vref+ve)＝kvref(1+a)
8、vs为输出电压采样信号，k为采样系数，一般为远小于1的固定数值，vo为实际输出电压，等于电压给定vref与误差值ve之和，变量a为误差值ve相对电压给定vref的比例值；
9、为解决低压输出时的高精度采样，采用非线性高阶采样方法：
10、vs2＝(kvo)n＝(kvref)n(1+a)n
11、vs2为采用非线性高阶采样方法的输出电压反馈量，n为非线性采样倍率；a由于较小，基于近似关系(1+a)n≈1+a等价为：
12、vs＝(kvref)n(1+na)
13、将误差在整个输出电压信号中的权重提高n倍，采样精度因而可以大大提高。
14、更近一步地，所述超宽范围高精度直流岸电控制装置采用串联式复合控制；
15、所述超宽范围高精度直流岸电控制装置包括采用分时串联结构的比例-积分控制器和步进跟踪控制器；
16、采用比例-积分控制器时：
17、vc＝kp·ve+ki·∫vedt
18、ve为输出电压误差，vc为控制器输出，其对应功率器件占空比，kp、ki分别为比例-积分控制器的比例与积分系数；
19、所述步进跟踪控制器判断误差为正时，以固定最小分辨率增加控制器输出，进而微增输出电压；判断误差为负时，以固定最小分辨率减少控制器输出，进而微减输出电压；
20、比例-积分控制起到粗调的作用，在实际电压接近给定后使用步进跟踪控制，起到微调作作用，最终使得输出电压精确跟踪给定。
21、更近一步地，所述超宽范围高精度直流岸电控制装置还配备本地配电箱、岸电接线箱与远程监控系统；
22、所述超宽范围高精度直流岸电控制装置输出的直流电压接入本地配电箱；
23、本地配电箱包括断路器和电压电流检测仪，用于直流岸电输出通断控制与监测；
24、本地配电箱的输出经电缆连接位于码头的直流岸电箱，直流岸电箱包括断路器与电压电流检测仪表，用于直流岸电与船舶的通断控制与监测；
25、远程监控系统则通过光纤连接超宽范围高精度直流岸电控制装置、本地配电箱与直流岸电箱，获取各设备的主要运行参数。
26、更近一步地，所述整流变换单元为降压变换，其直流输出电压与交流输入电压的关系为：
27、vo＝mvin
28、vo为整流模块的直流输出电压，m为整流模块的调制比，vin为整流模块的交流输入电压幅值，即有载调压开关输出的电压幅值。
29、本专利技术的有益效果是：
30、本专利技术提出了以前级为有载调压开关，后级为多模块并联整流模块的直流岸电主电路拓扑，该主电路拓扑可同时实现输出超宽范围与高精度的直流岸电主电路拓扑，解决了现有直流岸电无法同时实现超宽范围与高精度输出的缺陷。采用本专利技术的直流岸电可用于保障不同类型船舶岸电供电，进而节省码头投资，降低码头空间占用，减少设备维护工作量。
31、本专利技术最独特改进在于，从直流岸电的闭环控制环路出发，在对输出电压精度有重要影响的采样环节，不同于常规的采用超高精度采样硬件，而采用基于软件的非线性多阶采样算法，提高了输出电压采样精度与分辨率，进而提高了输出电压的精度。
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1.一种超宽范围高精度直流岸电控制装置，其特征在于，所述超宽范围高精度直流岸电控制装置包括有载调压变压器和多模块并联整流变换单元；
2.根据权利要求1所述超宽范围高精度直流岸电控制装置，其特征在于，所述有载调压变压器能够根据输出电压调节挡位，进而改变变压器副边电压，当直流岸电装置需要较低输出电压时，有载调压开关调至高挡，整流模块交流输入电压幅值较低，整流模块相应输出较低直流电压；当直流岸电装置需要较高输出电压时，有载调压开关调至低挡，整流模块交流输入电压幅值较高，整流模块相应输出较高直流电压。
3.根据权利要求1所述超宽范围高精度直流岸电控制装置，其特征在于，所述超宽范围高精度直流岸电控制装置采用非线性多阶采样控制输出电压；采样电路得到的结果与实际输出电压成比例：
4.根据权利要求1所述超宽范围高精度直流岸电控制装置，其特征在于，所述超宽范围高精度直流岸电控制装置采用串联式复合控制；
5.根据权利要求1所述超宽范围高精度直流岸电控制装置，其特征在于，所述超宽范围高精度直流岸电控制装置还配备本地配电箱、岸电接线箱与远程监控系统；>
6.根据权利要求2所述超宽范围高精度直流岸电控制装置，其特征在于，所述整流变换单元为降压变换，其直流输出电压与交流输入电压的关系为：
...【技术特征摘要】
1.一种超宽范围高精度直流岸电控制装置，其特征在于，所述超宽范围高精度直流岸电控制装置包括有载调压变压器和多模块并联整流变换单元；
2.根据权利要求1所述超宽范围高精度直流岸电控制装置，其特征在于，所述有载调压变压器能够根据输出电压调节挡位，进而改变变压器副边电压，当直流岸电装置需要较低输出电压时，有载调压开关调至高挡，整流模块交流输入电压幅值较低，整流模块相应输出较低直流电压；当直流岸电装置需要较高输出电压时，有载调压开关调至低挡，整流模块交流输入电压幅值较高，整流模块相应输出较高直流电压。
3.根据权利要求1所述超宽范围高精度直流岸电...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘尚伟，欧阳晖，屈建平，刘婷，柳明，彭新，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七一九研究所，
类型：发明
国别省市：
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