本发明属于船舶电气设备用电及控制领域，具体涉及一种船舶电力系统中通过电力电子开关进行预充电调控策略的方法。
背景技术：
1、电力电子开关是船舶供电系统中最为关键的一种电气设备，连接左舷/右舷直流母排，实现预充电功能。
2、预充电是一种在电容器充电之前先加上小电流的过程，目的是逐渐为电容器充电，以避免在电容器充电的瞬间电流突变对电路元件造成冲击击，同时降低电路噪声，提高电路的稳定性和可靠性。在电力电子系统中，预充电调控策略尤其重要，可以有效地保护设备并优化性能。
技术实现思路
1、本发明的目的在于根据现有技术的不足，提供一种通过电力电子开关进行预充电调控策略的方法。
2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船舶电力系统的电力电子开关预充电调控方法，基于功率模块zk1、左舷直流正极母排、左舷直流负极母排、右舷直流正极母排和右舷直流负极母排组成的船舶电力系统，所述的左舷直流正、负极母排上分别安装有直流接触器km1、km2，右舷直流正、负极母排上分别安装有直流接触器km3、km4，直流接触器km1、km2一侧的左舷直流正、负极母排连接有电压传感器tv3，另一侧连接电压传感器tv1，直流接触器km3、km4一侧的左舷直流正、负极母排连接有电压传感器tv4，另一侧连接电压传感器tv2，所述的左舷直流正极母排和电压传感器tv1之间连接有预充电电阻rch1，右舷直流正极母排与电压传感器tv2之间连接有预充电电阻rch2，所述的功率模块zk1包括连接电压传感器tv1～tv4和电流传感器ta的信号处理模块以及与信号处理模块连接的处理器，所述的处理器通过光纤传输线连接igbt模块1和igbt模块2，igbt模块1和igbt模块2与igbt模块3和igbt模块4、以及电容c1和电容c2和电流传感器ta组成h桥结构，每个igbt模块上均反向并联二极管，电流传感器ta感受被测电流并转换成可用输出信号；包括如下步骤：
3、步骤一，通过电压传感器tv1～tv4测量电力电子开关导通/关断时的母线电压，通过电流传感器ta测量母线电流，并将电压和电流信号传递给信号处理模块；
4、步骤二，信号处理模块对电压和电流信号进行滤波放大预处理，将处理后的电压和电流信号传给处理器；
5、步骤三，处理器对电压和电流信号判断后，通过线路上采得的电压电流计算出电力电子开关的导通/关断频率，输出pwm波控制电力电子开关的导通/关断；
6、步骤四，处理器采集电压传感器tv1～tv4和电流传感器ta反馈回来的电压/电流信号，判断左/右舷直流正、负极母排带电情况，实时改变电力电子开关的导通/关断频率，控制电力电子开关导通/关断，并完成整个预充电过程。
7、进一步，由处理器下发预充电指令，给功率模块中电容c1～c2充电，控制左右舷直流接触器km1～km4合闸：若初始状态左舷直流正、负极母排带电，则先给电容c1充电；若初始状态右舷直流正、负极母排带电，则先给电容c2充电。
8、更进一步，处理器通过电压传感器tv1、tv2所在左舷直流正、负极母排上的电压判断当前电容c1～c2的充电情况，并在软件中设置阈值，在电容c1～c2的电压满足条件后控制igbt模块1～2的导通/关断。
9、再进一步，处理器通过电压传感器tv3、tv4所在右舷直流正、负极母排上的电压，计算左右舷直流母排电压差；由于刚开始控制igbt模块1或igbt模块2合闸，根据公式，左右舷直流母排电压差较大，di/dt电流上升率变化较大，为避免电流过大造成过流，需在软件中设置pwm波的占空比为，控制igbt模块1～2的导通时间，其中u1为左舷直流正、负极母排电压值，u2为右舷直流正、负极母排电压值，u为系统额定直流母线电压值，通过igbt反复导通关断，左/右舷电压会趋于一致，当左/右舷电压差在一定阈值范围内，igbt模块1或igbt模块2将处于一直导通状态，完成整个预充电过程。
10、所述的一种船舶电力系统的电力电子开关预充电调控方法，其信号处理模块采用ad采样芯片，对采样信号进行“削峰填谷”和预处理后发送给模拟量转数字量芯片ad7606，所述的处理器采用dsp2812芯片，用于控制算法处理。
11、所述的一种船舶电力系统的电力电子开关预充电调控方法，其预充电电阻为阻值固定的电阻。
12、本发明的有益效果是：整个预充过程是通过控制电力电子开关，将电压从有压侧母线往无压侧母线充电的过程；通过处理器实时处理电压电流信号，并计算电力电子开关频率，不断调控电力电子开关导通/关断，使得电力电子开关两端电压达到压差小于一定阈值后，开关将会一直处于导通状态，并完成预充电过程。
13、本发明调控方法满足了船舶领域用户对于预充电要求的高可靠性、易维护、智能化的要求，仅需要处理器、传感器、电力电子开关、电阻、直流接触器即可实现预充电的功能，节省成本的同时具有稳定可靠的通讯方式及逻辑算法，实施方案简单，亦可用于既有项目改造升级，具有良好的市场前景。
1.一种船舶电力系统的电力电子开关预充电调控方法，其特征在于：基于功率模块zk1、左舷直流正极母排、左舷直流负极母排、右舷直流正极母排和右舷直流负极母排组成的船舶电力系统，所述的左舷直流正、负极母排上分别安装有直流接触器km1、km2，右舷直流正、负极母排上分别安装有直流接触器km3、km4，直流接触器km1、km2一侧的左舷直流正、负极母排连接有电压传感器tv3，另一侧连接电压传感器tv1，直流接触器km3、km4一侧的左舷直流正、负极母排连接有电压传感器tv4，另一侧连接电压传感器tv2，所述的左舷直流正极母排和电压传感器tv1之间连接有预充电电阻rch1，右舷直流正极母排与电压传感器tv2之间连接有预充电电阻rch2，所述的功率模块zk1包括连接电压传感器tv1～tv4和电流传感器ta的信号处理模块以及与信号处理模块连接的处理器，所述的处理器通过光纤传输线连接igbt模块1和igbt模块2，igbt模块1和igbt模块2与igbt模块3和igbt模块4、以及电容c1和电容c2和电流传感器ta组成h桥结构，每个igbt模块上均反向并联二极管；包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种船舶电力系统的电力电子开关预充电调控方法，其特征在于，处理器下发预充电指令，给功率模块中电容c1～c2充电，控制直流接触器km1～km4合闸：若初始状态左舷直流正、负极母排带电，则先给电容c1充电；若初始状态右舷直流正、负极母排带电，则先给电容c2充电。
3.根据权利要求2所述的一种船舶电力系统的电力电子开关预充电调控方法，其特征在于，处理器通过电压传感器tv1、tv2的电压判断当前电容c1～c2的充电情况，并在软件中设置阈值，在电容c1～c2的电压满足条件后控制igbt模块1～2的导通/关断。
4.根据权利要求3所述的一种船舶电力系统的电力电子开关预充电调控方法，其特征在于，处理器通过电压传感器tv3、tv4的电压，计算左右舷直流母排电压差；设置pwm波的占空比为，控制igbt模块1～2的导通时间，其中u1为左舷直流正、负极母排电压值，u2为右舷直流正、负极母排电压值，u为系统额定直流母线电压值。
5.根据权利要求4所述的一种船舶电力系统的电力电子开关预充电调控方法，其特征在于，所述的信号处理模块采用ad采样芯片，所述的处理器采用dsp2812芯片。
6.根据权利要求4所述的一种船舶电力系统的电力电子开关预充电调控方法，其特征在于，所述的预充电电阻为阻值固定的电阻。
