本實(shí)用新型屬于船用電源技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種船用逆變電源雙直流輸入切換裝置。

背景技術(shù)：

在船舶電源技術(shù)領(lǐng)域，使用大功率逆變電源對(duì)船上交流負(fù)載進(jìn)行供電；逆變電源的輸入端一般包括2路直流電源輸入，以確保當(dāng)任意一路直流輸入電源故障時(shí)，能迅速的切換至另一路輸入直流電源，以保證逆變器輸出的連續(xù)性；兩路直流電源輸入切換必須做到快速、安全無(wú)縫切換。

現(xiàn)有技術(shù)中依靠人工操作的切換方式包含故障發(fā)生、故障判斷、執(zhí)行切換、切換結(jié)束四個(gè)階段，切換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法保證交流供電連續(xù)性；另有利用二極管的單向?qū)щ娦詫?shí)現(xiàn)切換的方案，該方案具有如下缺陷：存在如下缺點(diǎn)：

(1)切換時(shí)間、切換過(guò)程不可控，易導(dǎo)致一路直流輸入電源嚴(yán)重過(guò)載的情況；(2)當(dāng)直流輸入電源波動(dòng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致來(lái)回切換的現(xiàn)象；(3)當(dāng)兩路輸入電源的電壓之間存在較大壓差時(shí)，直接切換會(huì)導(dǎo)致逆變電路的輸入直流母線(xiàn)DC-BUS的電壓出現(xiàn)震蕩，嚴(yán)重時(shí)，產(chǎn)生過(guò)電壓，使逆變電路故障。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本實(shí)用新型提供了一種船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，其目的在于解決現(xiàn)有船用逆變電源雙直流輸入切換中的來(lái)回切換和電壓震蕩問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，包括PI控制器(proportional integral controller，比例和積分控制器)、波形發(fā)生器、第一全控型器件、第二全控型器件、第三全控型器件、第一驅(qū)動(dòng)模塊、第二驅(qū)動(dòng)模塊、電阻R、第一二極管D11、第四二極管D21；第一電壓緩起單元、第一器件緩沖單元、第二電壓緩起單元、第二器件緩沖單元；

第一電壓緩起單元的一端連接第一路電壓輸入正端，第二端連接第一全控型器件的第二端；第一全控型器件的第一端連接第一路電壓輸入正端；第一器件緩沖單元的一端連接第一路電壓輸入正端，另一端連接第一全控型器件的第二端；第一驅(qū)動(dòng)模塊的第一端連接第一全控型器件的第三端；第一二極管D11的第一端連接第一路電壓輸入負(fù)端；

第二電壓緩起單元的一端連接第二路電壓輸入正端，第二端連接第二全控型器件的第二端；第二全控型器件的第一端連接第二路電壓輸入正端，第二器件緩沖單元的一端連接第二路電壓輸入正端，另一端連接第二全控型器件的第二端；第二驅(qū)動(dòng)模塊的第一端連接第二全控型器件的第三端；

第一電壓緩起單元的第二端與第二電壓緩起單元的第二端連接，連接點(diǎn)作為直流母線(xiàn)電壓輸出正端；第四二極管D21的第一端連接第二路電壓輸入負(fù)端；第二端與第一二極管D11的第二端連接，連接點(diǎn)作為直流母線(xiàn)電壓輸出負(fù)端；

第一路電壓輸入正端、第一路電壓輸入負(fù)端、第二路電壓輸入正端、第二路電壓輸入負(fù)端、第一驅(qū)動(dòng)模塊的第二端、第二驅(qū)動(dòng)模塊的第二端、直流母線(xiàn)電壓輸出正端、以及直流母線(xiàn)電壓輸出負(fù)端均與PI控制模塊連接；

第三全控型器件的第一端連接直流母線(xiàn)電壓輸出正端、第二端通過(guò)電阻連接直流母線(xiàn)電壓輸出負(fù)端、第三端則與波形發(fā)生器連接；

其中，第一驅(qū)動(dòng)模塊用于驅(qū)動(dòng)第一全控型器件，第二驅(qū)動(dòng)模塊用于驅(qū)動(dòng)第二全控型器件；波形發(fā)生器用于生成PWM波；PI控制器用于控制第一、二驅(qū)動(dòng)模塊的通斷。

第一電壓緩起單元用于對(duì)第一路電源電壓進(jìn)行緩沖；第二電壓緩起單元用于對(duì)第二路電源電壓進(jìn)行緩沖。

優(yōu)選地，上述船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，其第一全控型器件和第二全控型器件采用晶閘管，第三全控型器件采用IGBT模塊。

優(yōu)選地，上述船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，其第一電壓緩起單元包括第二二極管D12和第一電阻R11；第二二極管D12的第一端連接第一路電壓輸入正端，第一電阻R11的第一端連接第二二極管D12的第二端；第一電阻R11的第二端則與第一全控型器件的第二端連接。

優(yōu)選地，上述船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，其第二電壓緩起單元包括第五二極管D22和第三電阻R21；第五二極管D22的第一端連接第二路電壓輸入正端，第三電阻R21的第一端連接第五二極管D22的第二端；第三電阻R21的第二端則與第二全控型器件的第二端連接。

優(yōu)選地，上述船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，其第一器件緩沖單元包括第一電容C11、第三二極管D13、第二電阻R12；第一電容C11的第一端連接第一路電壓輸入正端，第二電阻R12的第一端與第三二極管D13的第一端均與第一電容C11的第二端連接；，第二電阻R12的第二端與第三二極管D13的第二端均與第一全控型器件的第二端連接。

優(yōu)選地，上述船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，其第二器件緩沖單元包括第二電容C21、第六二極管D23、第四電阻R22；第二電容C21的第一端連接第二路電壓輸入正端，第四電阻R22的第一端與第六二極管D23的第一端均與第二電容C21的第二端連接；，第四電阻R22的第二端與第六二極管D23的第二端均與第二全控型器件的第二端連接。

優(yōu)選的，上述船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，波形發(fā)生器輸出信號(hào)的占空比根據(jù)以下方法獲得：實(shí)時(shí)檢測(cè)直流母線(xiàn)電壓，并獲取直流母線(xiàn)電壓與預(yù)設(shè)閾值的差值；由PI控制器根據(jù)所述差值生成實(shí)時(shí)調(diào)整的占空比。

優(yōu)選的，上述船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，對(duì)波形發(fā)生器輸出波形的占空比初始值賦值為1，并根據(jù)預(yù)設(shè)占空比衰減系數(shù)，控制占空比不斷減小至0，實(shí)現(xiàn)RS阻尼效果的平滑退出。

優(yōu)選的，上述船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，PI控制器的PI控制參數(shù)為變參，當(dāng)母線(xiàn)電壓與輸入電壓差值大于50V，采用一組PI參數(shù)，若母線(xiàn)電壓與輸入電壓差值小于50V，則采用另一組PI參數(shù)。

本實(shí)用新型提供的船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，可快速完成切換動(dòng)作，保證了供電連續(xù)性；當(dāng)逆變電源的其中一路輸入直流電源故障時(shí)，能迅速的切換至另一路輸入直流電源，以保證逆變器輸出的連續(xù)性，并且切換過(guò)程可控、快速及安全。

總體而言，通過(guò)本實(shí)用新型所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

(1)本實(shí)用新型提供的船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，使用靜態(tài)開(kāi)關(guān)晶閘管實(shí)現(xiàn)了快速切換，保證了供電連續(xù)性，切換過(guò)程快速、可控；并且由于使用了靜態(tài)開(kāi)關(guān)晶閘管，在當(dāng)前輸入電源的電壓在合格范圍內(nèi)時(shí)，即使另一路直流輸入電源電壓高于當(dāng)前的母線(xiàn)電壓值，也不進(jìn)行切換；從而解決現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)直流輸入電源波動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)的來(lái)回切換問(wèn)題；

(2)本實(shí)用新型提供的船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，由于采用了消除振蕩電路，消除了切換震蕩；即使兩路輸入電源的電壓之間存在較大壓差時(shí)，切換過(guò)程中直流母線(xiàn)電壓也無(wú)振蕩，不會(huì)因切換而產(chǎn)生過(guò)電壓導(dǎo)致逆變電路損壞。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例提供的船用逆變電源雙直流輸入切換裝置的系統(tǒng)示意圖；

圖2是實(shí)施例提供的船用逆變電源雙直流輸入切換裝置的電路示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。此外，下面所描述的本實(shí)用新型各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，其系統(tǒng)框圖如圖1所示，包括PI控制器、波形發(fā)生器、第一全控型器件、第二全控型器件、第三全控型器件、第一驅(qū)動(dòng)模塊、第二驅(qū)動(dòng)模塊、電阻R、第一二極管D11、第四二極管D21；第一電壓緩起單元、第一器件緩沖單元、第二電壓緩起單元、第二器件緩沖單元；

第一電壓緩起單元的一端連接第一路電壓輸入正端，第二端連接第一全控型器件的第二端；第一全控型器件的第一端連接第一路電壓輸入正端；第一器件緩沖單元的一端連接第一路電壓輸入正端，另一端連接第一全控型器件的第二端；第一驅(qū)動(dòng)模塊的第一端連接第一全控型器件的第三端；第一二極管D11的第一端連接第一路電壓輸入負(fù)端；

第二電壓緩起單元的一端連接第二路電壓輸入正端，第二端連接第二全控型器件的第二端；第二全控型器件的第一端連接第二路電壓輸入正端，第二器件緩沖單元的一端連接第二路電壓輸入正端，另一端連接第二全控型器件的第二端；第二驅(qū)動(dòng)模塊的第一端連接第二全控型器件的第三端；

第一電壓緩起單元的第二端與第二電壓緩起單元的第二端連接，連接點(diǎn)作為直流母線(xiàn)電壓輸出正端；第四二極管D21的第一端連接第二路電壓輸入負(fù)端；第二端與第一二極管D11的第二端連接，連接點(diǎn)作為直流母線(xiàn)電壓輸出負(fù)端；

第一路電壓輸入正端、第一路電壓輸入負(fù)端、第二路電壓輸入正端、第二路電壓輸入負(fù)端、第一驅(qū)動(dòng)模塊的第二端、第二驅(qū)動(dòng)模塊的第二端、直流母線(xiàn)電壓輸出正端、以及直流母線(xiàn)電壓輸出負(fù)端均與PI控制模塊連接；

第三全控型器件的第一端連接直流母線(xiàn)電壓輸出正端、第二端通過(guò)電阻連接直流母線(xiàn)電壓輸出負(fù)端、第三端則與波形發(fā)生器連接。

本實(shí)用新型實(shí)施例提供的船用逆變電源雙直流輸入切換裝置，其電路如圖2所示；第一全控型器件和第二全控型器件采用晶閘管，第三全控型器件采用IGBT模塊；波形發(fā)生器采用PWM發(fā)生器；

器件包括PI控制器、PWM發(fā)生器、SCR驅(qū)動(dòng)1、SCR驅(qū)動(dòng)2、晶閘管SCR11、二極管D11、二極管D12、電阻R11、電容C11、二極管D13、電阻R12、晶閘管SCR21、二極管D21、二極管D22、電阻R21、電容C21、二極管D23、電阻R22、IGBT模塊、電阻R；

其中，二極管D12、電阻R11組成Vin1的緩起電路，電容C11、二極管D13、電阻R12組成晶閘管SCR11的緩沖電路；二極管D22、電阻R21組成Vin2的緩起電路，電容C21、二極管D23、電阻R22組成晶閘管SCR21的緩沖電路；

第一路電壓輸入Vin1切換至第二路電壓輸入Vin2的工作過(guò)程：PI控制器檢測(cè)Vin1、Vin2、Vdcbus的電壓，當(dāng)Vin1故障掉電時(shí)，PI控制器給SCR驅(qū)動(dòng)2發(fā)出允許開(kāi)通信號(hào)，SCR驅(qū)動(dòng)2控制晶閘管SCR21導(dǎo)通，Vin2經(jīng)晶閘管SCR21、二極管D21接入直流母線(xiàn)，給外部逆變器供電；PI控制器給SCR驅(qū)動(dòng)1發(fā)出禁止開(kāi)通信號(hào)，SCR驅(qū)動(dòng)1不再輸出驅(qū)動(dòng)脈沖，此時(shí)晶閘管上的反壓將迫使晶閘管SCR1關(guān)斷；切換過(guò)程中，PI控制器采用PI算法，給PWM發(fā)生器發(fā)PWM信號(hào)，經(jīng)PWM發(fā)生器隔離放大后驅(qū)動(dòng)IGBT模塊，通過(guò)IGBT模塊的導(dǎo)通關(guān)斷控制，將電阻R3變成直流母線(xiàn)的可調(diào)阻尼電阻，以消除直流母線(xiàn)的電壓振蕩；

第二路電壓輸入Vin2切換至第一路電壓輸入Vin1的工作過(guò)程：PI控制器檢測(cè)Vin1、Vin2、Vdcbus的電壓，當(dāng)Vin2故障掉電時(shí)，PI控制器給SCR驅(qū)動(dòng)1發(fā)出允許開(kāi)通信號(hào)，SCR驅(qū)動(dòng)1控制晶閘管SCR11導(dǎo)通，Vin1經(jīng)晶閘管SCR11、二極管D11接入直流母線(xiàn)，給外部逆變器供電；PI控制器給SCR驅(qū)動(dòng)2發(fā)出禁止開(kāi)通信號(hào)，SCR驅(qū)動(dòng)2不再輸出驅(qū)動(dòng)脈沖，此時(shí)晶閘管上的反壓將迫使晶閘管SCR2關(guān)斷；切換過(guò)程中，PI控制器采用PI算法，給PWM發(fā)生器發(fā)PWM信號(hào)，經(jīng)PWM發(fā)生器隔離放大后驅(qū)動(dòng)IGBT模塊，通過(guò)IGBT模塊的導(dǎo)通關(guān)斷控制，將電阻R3變成直流母線(xiàn)的可調(diào)阻尼電阻，以消除直流母線(xiàn)的電壓振蕩。

兩路電壓輸入切換過(guò)程中的PI控制器的控制方法為：在切換過(guò)程中檢測(cè)直流母線(xiàn)電壓，計(jì)算直流母線(xiàn)電壓與預(yù)設(shè)閾值的差值，通過(guò)PI調(diào)節(jié)器計(jì)算得到PWM信號(hào)的占空比，不斷調(diào)整占空比；實(shí)施例中，占空比初始值賦值為1，同時(shí)設(shè)置預(yù)設(shè)占空比衰減系數(shù)，使占空比不斷減小至0，實(shí)現(xiàn)RS阻尼效果的平滑退出；對(duì)于PI控制參數(shù)，采用變參法，若母線(xiàn)電壓與輸入電壓差值大于50V，采用一組PI參數(shù)，若小于50V，采用另一種PI參數(shù)，以兼顧調(diào)節(jié)的快速性和穩(wěn)定性。

需要說(shuō)明的是，實(shí)施例中的晶閘管SCR11、晶閘管SCR21、IGBT模塊，并不限定于使用晶閘管及IGBT，還可以采用其他全控型電力電子器件。

實(shí)施例中，僅為兩路輸入直流電源的切換，包括2個(gè)輸入支路，各輸入支路包括電壓緩起單元，器件緩沖單元，器件驅(qū)動(dòng)單元以及二極管；該電路形式可適用于多路輸入直流電源的切換，譬如用于實(shí)現(xiàn)3路電源電壓切換，只需再增加一個(gè)輸入支路即可，譬如，增加晶閘管SCR31、二極管D31，二極管D32、電阻R31、電容C31、二極管D33、電阻R33。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。