一種船用400Hz中頻電源不間斷切換裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于船舶技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種船用400Hz中頻電源不間斷切換裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在船舶領(lǐng)域，中頻400Hz電源為導航設備進行供電。為保障導航設備供電可靠性，一般配備2臺中頻400Hz電源，一臺主用，一臺備用。一般情況下使用主用電源供電，當主用電源故障時，備用電源投入，保證導航設備供電連續(xù)性。
[0003]目前采用的切換方式主要依靠人工操作，包含故障發(fā)生、故障判斷、執(zhí)行切換、切換結(jié)束四個階段，切換時間過長，無法保證導航設備供電連續(xù)性。
[0004]目前市面上常見的有不間斷中頻電源方案及單純的切換開關(guān)方案。
[0005]不間斷電源的實現(xiàn)均使用蓄電池加變流器結(jié)合的模式，即輸入電源正常時，由輸入電源進行供電；輸入電源異常時，變流器將蓄電池電能變換為負載所需的電源。成本高，體積大，不適用于船上應用要求。
[0006]如果是單純的切換電路，大多采用接觸器或者斷路器與控制器結(jié)合的形式，控制器檢測到某一路輸入電源異常時，先切斷該路電源，延時一段時間，再接通另外的輸入支路對負載進行供電。接觸器及斷路器均屬于慢速器件，其開通或者關(guān)斷時間幾十ms或者上百ms，對于中頻400Hz電源來說，其一個周期只有2.5ms，無法滿足連續(xù)性要求。
[0007]在船用領(lǐng)域，不增加變流器及蓄電池，成本低，切換速度快的方案暫未找到。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實用新型的目的在于提供一種船用400Hz中頻電源不間斷切換裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中的切換電路由于需延時一段時間導致無法滿足中頻400Hz電源的連續(xù)性要求的技術(shù)問題。
[0009]本實用新型提供了一種船用400Hz中頻電源不間斷切換裝置，包括第一電壓傳感器、第二電壓傳感器、第三電壓傳感器、電流傳感器、第一全控型電力電子器件、第二全控型電力電子器件、第一開關(guān)，第二開關(guān)和控制電路；所述第一全控型電力電子器件的輸入端與所述第一開關(guān)的輸入端、所述第一電壓傳感器和主用中頻電源的輸出端相連；所述第二全控型電力電子器件的輸入端與所述第二開關(guān)的輸入端、所述第二電壓傳感器和備用中頻電源的輸出端相連；所述第一全控型電力電子器件的輸出端與所述第二全控型電力電子器件的輸出端、所述第一開關(guān)的輸出端、所述第二開關(guān)的輸出端、所述第三電壓傳感器和中頻負載的輸入端相連；所述電流傳感器連接在所述第一全控型電力電子器件的輸出端與中頻負載的輸入端之間，用于測量負載電流；所述第一電壓傳感器用于采集主用中頻電源電壓，所述第二電壓傳感器用于采集備用中頻電源電壓，所述第三電壓傳感器用于采集中頻負載電壓。
[0010]更進一步地，所述主用中頻電源經(jīng)第一全控型電力電子器件或經(jīng)第一開關(guān)對中頻負載進行供電；所述備用中頻電源經(jīng)第二全控型電力電子器件或經(jīng)第二開關(guān)對中頻負載進行供電。
[0011]更進一步地，當主用中頻電源故障且備用中頻電源正常時，所述控制電路關(guān)閉主用電源通道的第一全控型電力電子器件SCRl的驅(qū)動脈沖，從而關(guān)斷第一全控型電力電子器件SCRl模塊，并等待至負載電流過零點時，打開備用電源通道的第二全控型電力電子器件SCR2的驅(qū)動脈沖，從而開通第二全控型電力電子器件SCR2模塊，實現(xiàn)了在一個正弦周期2.5ms內(nèi)切換至備用中頻電源進行供電；
[0012]當采用備用中頻電源供電時，若主用中頻電源由故障狀態(tài)恢復為正常狀態(tài)，所述控制電路關(guān)閉備用電源通道的第二全控型電力電子器件SCR2的驅(qū)動脈沖，從而關(guān)斷第二全控型電力電子器件SCR2模塊，等待至負載電流過零點時，打開主用電源通道的第一全控型電力電子器件SCRl的驅(qū)動脈沖，從而開通第一全控型電力電子器件SCRl模塊，實現(xiàn)了在一個正弦周期2.5ms內(nèi)切換至主用中頻電源進行供電。
[0013]更進一步地，所述控制電路包括:主控模塊、AD采樣模塊和脈沖驅(qū)動模塊；所述主控模塊用于實現(xiàn)電壓、電流的AD采樣計算、邏輯控制和驅(qū)動脈沖的控制；所述AD采樣模塊用于將電壓傳感器采集的電源電壓和電流傳感器采集的負載電流轉(zhuǎn)換為所述主控模塊可識別的數(shù)字信號；所述脈沖驅(qū)動模塊用于根據(jù)所述主控模塊輸出的脈沖信號控制所述第一全控型電力電子器件和所述第二全控型電力電子器件的導通或關(guān)斷。
[0014]其中主控模塊由主控芯片DSP及其供電回路組成，是整個控制系統(tǒng)的核心，完成電壓電流的AD采樣計算、邏輯控制、驅(qū)動脈沖控制等功能；AD采樣模塊由AD芯片及信號調(diào)理電路組成，主要將電壓傳感器、電流傳感器送過來的電壓信號、電流信號轉(zhuǎn)換為主控模塊可識別的數(shù)字信號；脈沖驅(qū)動模塊由電平轉(zhuǎn)換芯片、隔離脈沖變壓器、光耦等組成，將主控模塊送出來的脈沖信號送往SCR模塊，控制SCR模塊的導通或者關(guān)斷。
[0015]更進一步地，所述第一電壓傳感器、所述第二電壓傳感器和所述第三電壓傳感器的采樣頻率均為20kHz。
[0016]本實用新型使用靜態(tài)開關(guān)晶閘管，加上快速電壓電流檢測及失電判斷方法，2.5ms即可完成切換動作，保證了供電連續(xù)性；使用適合的切換策略及保護邏輯:如負載短路時不切換、切換點的選取等，保證了切換過程的安全性及可靠性；增加了機械式旁路開關(guān)，增加了供電可靠性。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型提供的船用400Hz中頻電源不間斷切換裝置的電路圖。
【具體實施方式】
[0018]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0019]本實用新型提供的切換裝置能夠?qū)崿F(xiàn)船用中頻400Hz電源可靠、快速、安全的進行切換。當船上主用中頻400Hz電源故障時，在I個正弦周波2.5ms內(nèi)，切斷主用電源回路，接通備用電源回路，保證導航設備供電的連續(xù)性。
[0020]本實用新型使用靜態(tài)開關(guān)晶閘管，加上快速電壓電流檢測及失電判斷方法，2.5ms即可完成切換動作，保證了供電連續(xù)性；使用適合的切換策略及保護邏輯:如負載短路時不切換、切換點的選取等，保證了切換過程的安全性及可靠性；增加了機械式旁路開關(guān)，增加了供電可靠性。
[0021]如圖1所示，船用400Hz中頻電源不間斷切換裝置包括電壓傳感器PV1、電壓傳感器PV2、晶閘管SCR1、晶閘管SCR2、接觸器KM1、接觸器KM2、控制電路、電壓傳感器PV3、電流傳感器PTl組成；第一全控型電力電子器件SCRl輸入端與第一開關(guān)KMl輸入端、第一電壓傳感器PV1、主用中頻電源輸出端相連；第二全控型電力電子器件SCR2輸入端與第二開關(guān)KM2輸入端、第二電壓傳感器PV2、備用中頻電源輸出端相連；第一全控型電力電子器件SCRl輸出端與第二全控型電力電子器件SCR2輸出端、第一開關(guān)KMl輸出端、第二開關(guān)KM2輸出端、第三電壓傳感器PV3、中頻負載輸入端相連；電流傳感器PTl安裝在第一全控型電力電子器件SCRl輸出端與中頻負載輸入端之間，用于測量負載電流；主用中頻電源經(jīng)第一全控型電力電子器件SCRl可以對中頻負載進行供電，主用中頻電源也可以經(jīng)第一開關(guān)KMl對中頻負載進行供電；備用中頻電源經(jīng)第二全控型電力電子器件SCR2可以對中頻負載進行供電，備用中頻電源也可以經(jīng)第二開關(guān)KM2對中頻負載進行供電；第一電壓傳感器PVl完成對主用中頻電源電壓的采樣，第二電壓傳感器PV2完成對備用中頻電源電壓的采樣、第三電壓傳感器PV3完成對中頻負載電壓的采樣。
[0022]在本實用新型實施例中，當主用中頻電源故障，且備用中頻電源正常時，控制電路在0.05ms內(nèi)檢測到主用中頻電源失電，備用電源正常，立即關(guān)閉主用電源通道的SCRl驅(qū)動脈沖，從而關(guān)斷SCRl模塊，等待至負載電流過零點時，打開備用電源通道的SCR2驅(qū)動脈沖，從而開通SCR2模塊，實現(xiàn)了在2.5ms的一個正弦周期內(nèi)切換至備用中頻電源進行供電的功能；當采用備用中頻電源供電時，若主用中頻電源由故障狀態(tài)恢復為正常狀態(tài)，控制電路在0.05ms內(nèi)檢測到主用中頻電源恢復供電，備用電源正常，立即關(guān)閉備用電源通道的SCR2驅(qū)動脈沖，從而關(guān)斷SCR2模塊，等待至負載電流過零點時，打開主用電源通道的SCRl驅(qū)動脈沖，從而開通SCRl模塊，實現(xiàn)了在2.5ms 一個正弦周期內(nèi)切換至主用中頻電源進行供電的功能。
[0023]在本實用新型實施例中，控制電路包括主控模塊、高速AD采樣模塊和脈沖驅(qū)動模塊。主控模塊由主控芯片DSP及其供電回路組成，是整個控制系統(tǒng)的核心，完成電壓電流的AD采樣計算、邏輯控制、驅(qū)動脈沖控制等功能；AD采樣模塊由AD芯片及信號調(diào)理電路組成，主要將電壓傳感器、電流傳感器送過來的電壓信號、電流信號轉(zhuǎn)換為主控模塊可識別的數(shù)字信號；脈沖驅(qū)動模塊由電平轉(zhuǎn)換芯片、隔離脈沖變壓器、