本發(fā)明涉及一種交流電源裝置，尤其涉及一種船用互動(dòng)式GTO交流電源裝置，屬于船舶電氣設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

船舶上的一些特殊設(shè)備需要連續(xù)工作，其中一些是由交流電源供電，裝設(shè)在駕駛臺(tái)、機(jī)艙集中控制臺(tái)。上述特殊設(shè)備額定電壓通常為單相AC220V，三相不超過AC690V，其功率有大有小。船舶特殊設(shè)備通常由主配電板和應(yīng)急配電板分別供電互為備份，有的由應(yīng)急配電板供電。船舶建造規(guī)范規(guī)定：在正常情況下，應(yīng)急配電板由主配電板供電，當(dāng)主電源失電時(shí)，應(yīng)急發(fā)電機(jī)組應(yīng)能自動(dòng)啟動(dòng)并自動(dòng)向應(yīng)急配電板及其負(fù)載供電，其時(shí)間最好在主電源失電后30秒內(nèi)完成，最長不超過45秒?，F(xiàn)代化船舶中智能化程度很高，許多功率較大的自動(dòng)化設(shè)備十分依賴于供電的連續(xù)性，如果在工作中途發(fā)生短暫(即使是30秒)斷電，將可能造成不良影響，若主電源和應(yīng)急電源都失電，產(chǎn)生的后果會(huì)很嚴(yán)重。為防止主電源與應(yīng)急電源都失電，必要時(shí)對(duì)功率較小的特殊設(shè)備應(yīng)配置小容量的UPS作為備用電源。

UPS主要由充電器、蓄電池、逆變器、靜態(tài)開關(guān)及控制電路組成，其中蓄電池是重要組成部分，其儲(chǔ)存能量大小決定了UPS的供電容量與時(shí)間。在船舶上內(nèi)置大量蓄電池會(huì)使UPS體積大、份量重，蓄電池需要定期充放電會(huì)增加維護(hù)成本，并且船舶中的非專門艙室不允許裝設(shè)大量的蓄電池，更不允許存在充放電所造成的污染。而船舶公用直流電源由充放電板及蓄電池組所組成，蓄電池組安裝在符合安全條件的專門艙室內(nèi)，通常蓄電池組容量都比較大，其容量和該船舶所需容量相適應(yīng)。在主電源與應(yīng)急電源切換的(約30秒左右)過程中或其都無法供電的情況下，如果能夠利用公用直流電源逆變成為交流電源實(shí)現(xiàn)船舶特殊設(shè)備的連續(xù)供電，可最大限度地延長后備供電的時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種船用互動(dòng)式GTO交流電源裝置，利用公用直流電源逆變成為交流電源實(shí)現(xiàn)船舶特殊設(shè)備的連續(xù)供電，以最大限度地延長后備供電時(shí)間。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種船用互動(dòng)式GTO交流電源裝置，包括主配電板、應(yīng)急配電板、充放電板、可關(guān)斷晶閘管GTO、GTO控制器1、逆變器2，所述主配電板、應(yīng)急配電板與交流輸出端相連，向交流輸出端提供交流電源，所述主配電板和應(yīng)急配電板的供電電路互鎖，所述充放電板經(jīng)可關(guān)斷晶閘管GTO與逆變器2的直流端相連，所述可關(guān)斷晶閘管GTO對(duì)電路通斷進(jìn)行控制，所述GTO控制器1與可關(guān)斷晶閘管GTO的門極相連，所述逆變器2的交流端與交流輸出端相連。

本發(fā)明的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)：

前述船用互動(dòng)式GTO交流電源裝置，還包括電容C、電感L、熔斷器F，所述電容C、電感L、熔斷器F串聯(lián)，串聯(lián)電路連接于交流輸出端的兩端之間。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：在主電源與應(yīng)急電源切換的過程中或兩者都無法供電的情況下，利用公用直流電源逆變成為交流電源實(shí)現(xiàn)連續(xù)供電，其體積較小、重量較輕，無內(nèi)置蓄電池和充電器，維護(hù)工作量極少，可最大限度地延長后備供電的時(shí)間，并能節(jié)省安裝空間和設(shè)備投資。

附圖說明

圖1是本發(fā)明GTO交流電源裝置的兩線制電路圖；

圖2是本發(fā)明GTO交流電源裝置的三線制電路圖；

圖3是本發(fā)明的GTO交流電源裝置兩路互動(dòng)式電路圖；

圖4是本發(fā)明的GTO控制器具體實(shí)施例一電路圖；

圖5是本發(fā)明的GTO控制器具體實(shí)施例二電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，船用互動(dòng)式GTO交流電源裝置，包括主配電板、應(yīng)急配電板、充放電板、可關(guān)斷晶閘管GTO、GTO控制器1、逆變器2、電容C、電感L、熔斷器F，所述主配電板、應(yīng)急配電板與交流輸出端相連，向交流輸出端提供交流電源，所述主配電板和應(yīng)急配電板的供電電路互鎖，所述充放電板經(jīng)可關(guān)斷晶閘管GTO與逆變器2的直流端相連，所述可關(guān)斷晶閘管GTO對(duì)電路通斷進(jìn)行控制，所述GTO控制器1與可關(guān)斷晶閘管GTO的門極相連，所述逆變器2的交流端與交流輸出端相連，所述電容C、電感L、熔斷器F串聯(lián)，串聯(lián)電路連接于交流輸出端的兩端之間，起到濾波的作用。本發(fā)明可應(yīng)用于兩線制電路，也可應(yīng)用于三線制電路，如圖2所示。圖2中的1Q、2Q、3Q為斷路器，常態(tài)為合閘位置，主要用于進(jìn)行短路和過載保護(hù)，1KM、2KM為接觸器，主要用于交流電路控制；GTO為可關(guān)斷晶閘管，用門極正信號(hào)使其觸發(fā)導(dǎo)通，用門極負(fù)信號(hào)使其關(guān)斷，主要用于直流電路控制。GTO的額定電流(即陽極可關(guān)斷電流的最大值IATO)應(yīng)按不小于負(fù)載電流的3倍選取，GTO的額定電壓(即陽極尖峰電壓Vp)應(yīng)按不小于線路電壓的2倍選??；逆變器的直流輸入電壓與充放電板提供的直流電壓相同，其交流輸出電壓以及容量按交流負(fù)載而定。圖2中，主配電板正常供電時(shí)，接觸器1KM自動(dòng)吸合，接觸器2KM被閉鎖，交流負(fù)載由主配電板直接供電；主配電板失電時(shí)，接觸器1KM自動(dòng)釋放，在應(yīng)急配電板尚未供電前(大約30秒左右時(shí)間)，用門極正信號(hào)使GTO觸發(fā)導(dǎo)通，由充放電板提供直流電源經(jīng)逆變器變成交流電源向交流負(fù)載供電；當(dāng)應(yīng)急配電板開始供電后，接觸器2KM自動(dòng)吸合，接觸器1KM被閉鎖，同時(shí)用門極負(fù)信號(hào)使GTO關(guān)斷，交流負(fù)載由應(yīng)急配電板直接供電；當(dāng)主配電板與應(yīng)急配電板都失電時(shí)，接觸器1KM、2KM均自動(dòng)釋放，GTO控制器1用門極正信號(hào)使GTO觸發(fā)導(dǎo)通，充放電板提供的直流電源經(jīng)逆變器2變成交流電源向交流負(fù)載供電；當(dāng)主配電板或應(yīng)急配電板恢復(fù)供電后，接觸器1KM或2KM自動(dòng)吸合，同時(shí)GTO控制器1用門極負(fù)信號(hào)使GTO關(guān)斷，交流負(fù)載由主配電板或應(yīng)急配電板直接供電。

本發(fā)明有三路互動(dòng)式和兩路互動(dòng)式，三路互動(dòng)是指主配電板供電的主電源、應(yīng)急配電板供電的應(yīng)急電源和充放電板供電的公用直流電源互動(dòng)，其控制原理如前所述。兩路互動(dòng)是指應(yīng)急配電板供電的應(yīng)急電源和充放電板供電的公用直流電源互動(dòng)，如圖3所示。

GTO控制器1的具體實(shí)施例一如圖4所示，當(dāng)主配電板與應(yīng)急配電板都失電時(shí)，接觸器1KM、2KM均自動(dòng)釋放，其常閉輔助觸頭接通，正電源經(jīng)電阻R和常閉輔助觸頭1KM、2KM至GTO門極，產(chǎn)生正電流使GTO觸發(fā)導(dǎo)通，同時(shí)對(duì)電感L進(jìn)行儲(chǔ)能，此時(shí)由充放電板提供的直流電源經(jīng)逆變器變成交流電源向交流負(fù)載供電；當(dāng)主配電板或應(yīng)急配電板恢復(fù)供電后，接觸器1KM或2KM自動(dòng)吸合，其常閉輔助觸頭1KM或2KM斷開，儲(chǔ)存在L中的電能釋放出負(fù)電流至GTO門極使其關(guān)斷，此時(shí)交流負(fù)載由主配電板或應(yīng)急配電板直接供電。采用該方式時(shí),大容量的GTO要求較大的電感L以產(chǎn)生較大的儲(chǔ)存能量。

GTO控制器1的另一具體實(shí)施例一如圖5所示，應(yīng)急配電板供電時(shí)，接觸器KM自動(dòng)吸合，交流負(fù)載由應(yīng)急配電板直接供電；當(dāng)應(yīng)急配電板失電時(shí)，接觸器KM自動(dòng)釋放，其常開輔助觸頭KM斷開，正電源經(jīng)電阻R向電容器C充電，產(chǎn)生正電流至GTO門極使其觸發(fā)導(dǎo)通，由充放電板提供直流電源經(jīng)逆變器變成交流電源向交流負(fù)載供電；當(dāng)應(yīng)急配電板恢復(fù)供電時(shí)，接觸器KM自動(dòng)吸合，其常開輔助觸頭KM閉合，電容器C放電，產(chǎn)生負(fù)電流至GTO門極使其關(guān)斷，交流負(fù)載由應(yīng)急配電板直接供電。采用這種方式時(shí)，若GTO驅(qū)動(dòng)容量較大，則要求電容器的容量也較大。

GTO門板觸發(fā)導(dǎo)通的信號(hào)可按GTO產(chǎn)品提供的參數(shù)確定，一般要求觸發(fā)電壓為3—15V，觸發(fā)電流為幾十到幾百毫安。

GTO的一個(gè)重要參數(shù)是關(guān)斷增益βoff，βoff是表征GTO關(guān)斷能力強(qiáng)弱的一個(gè)重要特征，βoff等于被關(guān)斷的最大陽極電流IATO與門極最大負(fù)電流－IGM之比，即：

βoff＝IATO/|－IGM︱

βoff為幾倍至幾十倍。βoff值愈大，說明門極電流對(duì)陽極電流的控制能力愈強(qiáng)。GTO的品牌與電流大小都對(duì)βoff會(huì)有影響，在具體電路中，應(yīng)根據(jù)GTO產(chǎn)品的參數(shù)確定電阻、電容等元件的參數(shù)。

GTO的另一個(gè)重要參數(shù)是擎住電流，擎住電流是指剛從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)并切除門極電流之后，能維持通態(tài)所需的最小陽極電流。為防止由充放電板提供的直流電源經(jīng)逆變器變成交流電源向交流負(fù)載供電時(shí)，負(fù)載電流小于擎住電流而造成GTO自行關(guān)斷，本發(fā)明在負(fù)載側(cè)并聯(lián)了補(bǔ)償電容模塊，不僅可防止GTO自行關(guān)斷，而且可以通過電容器的放電，防止互動(dòng)過程中有可能出現(xiàn)的短暫斷電，同時(shí)能提高功率因數(shù)。補(bǔ)償電容模塊的容量可按負(fù)載容量的10—15％選取，其容抗比由可能出現(xiàn)的諧波而定。

除上述實(shí)施例外，本發(fā)明還可以有其他實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。