CN108964045A - 船舶高压岸电电源不断电接入模式负载转移控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种船舶高压岸电电源不断电接入模式负载转移控制方法，并网后分别针对有功负载与无功负载通过相应的步骤进行转移；a.有功负载的转移步骤包括：通过虚拟同步发电机控制的一次调频作用和同期补偿角度Δω沿斜坡逐渐减小至0来实现，有功负载转移时间通过设置同期补偿角度Δω的斜率来控制，有功负载转移的比例由船岸两侧的等效有功频率下垂系数按比例分配；b.无功负载的转移步骤包括：通过励磁控制器的一次调压作用和同期补偿电压ΔU沿斜坡逐渐减小至0来实现，无功负载转移时间通过设置同期补偿电压ΔU的斜率来控制，无功负载转移的比例由船岸两侧的无功电压下垂系数按比例进行分配。本发明实现过程简单。
Description
技术领域
本发明属于供电控制领域，具体涉及一种船舶高压岸电电源不断电接入模式负载转移控制方法，旨在实现船舶与岸侧的负载在不断电的情况下自动平滑转移。
背景技术
船舶岸电是指船舶泊靠码头时，停止所有的船舶柴油机电站运转，将船舶用电改由岸电的电站提供，以达到改善空气质量、降低噪音与港口区域的震动、提高经济效益的目的。船舶岸电适用于港口、修造船厂、浮船坞以及海洋钻井平台等领域。
目前，国内港口岸电的电源绝大多数采用断电接入的模式，而断电负载转移时需要在船舶靠岸后停止柴油发电机，然后再与岸上的电源连接，通常会花费2-3个小时，不仅过程繁琐，也给船上用电造成不便。因此，在不断电情况下实现负载自动转移成为一种趋势。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种船舶高压岸电电源不断电接入模式负载转移控制方法，在负载安全平滑转移的前提下，船侧和岸侧并联运行的时间可控。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
并网后分别针对有功负载与无功负载通过相应的步骤进行转移；
a.有功负载的转移步骤包括：通过虚拟同步发电机控制的一次调频作用和同期补偿角度△ω沿斜坡逐渐减小至0来实现，有功负载转移时间通过设置同期补偿角度△ω的斜率来控制，有功负载转移的比例由船岸两侧的等效有功频率下垂系数按比例分配；
b.无功负载的转移步骤包括：通过励磁控制器的一次调压作用和同期补偿电压△U沿斜坡逐渐减小至0来实现，无功负载转移时间通过设置同期补偿电压△U的斜率来控制，无功负载转移的比例由船岸两侧的无功电压下垂系数按比例进行分配。
岸侧虚拟同步发电机的等效有功频率下垂系数为一次调频下垂系数与阻尼系数D之和。
通过设置岸侧等效有功频率下垂系数等于船侧等效有功频率下垂系数的n倍，n为正整数，则有功负载最终转移至岸侧的比例为n/(n+1)。
通过设置岸侧无功电压下垂系数等于船侧无功电压下垂系数的1/a倍，a为正整数，则无功负载最终转移至岸侧的比例为a/(a+1)。
虚拟同步发电机控制的一次调频作用时，将参考角频率指令与实际角频率指令的差，与有功频率下垂系数Kω的相乘，生成有功功率的变化量ΔP。励磁控制器在一次调压作用时，将实际无功功率的负，与无功电压下垂系数KQ的乘积生成电压的变化量ΔU’。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
以利用虚拟同步发电机控制中的一次调频和同期补偿角度△ω逐渐减弱的方式为基础，对岸电电源有功频率下垂曲线进行调节，实现了不断电情况下有功负载的平滑转移，并且有功负载的转移时间能够控制；以利用励磁控制器中的一次调压和同期补偿电压△U逐渐减弱的方式为基础，对岸电电源无功电压下垂曲线进行调节，实现了不断电情况下无功负载的平滑转移，并且无功负载的转移时间能够控制。本发明保证了岸电电源装置和船舶用电设备的稳定运行，并且实现过程简单，具有成本低以及可靠性高的优点。
附图说明
图1船舶高压岸电电源系统示意图；
图2船舶高压岸电电源功率单元结构示意图；
图3船舶高压岸电电源有功负载转移原理图；
图4船舶高压岸电电源△ω沿斜坡减弱原理图；
图5船舶高压岸电电源有功负载转移控制策略框图；
图6船舶高压岸电电源无功负载转移原理图；
图7船舶高压岸电电源△U沿斜坡减弱原理图；
图8船舶高压岸电电源无功负载转移控制策略框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1，10kV/50Hz的岸电电网电压首先经多绕组移相变压器分成18组不同相位的绕组，然后经三相二极管整流器整流为直流，分别作为每组H桥单元的直流输入，级联后经过逆变器、LC滤波器、变压器隔离后输出6.6kV/60Hz，进而实现对负荷供电。
本发明有功负载的转移控制方法包括三方面：第一，虚拟同步发电机一次调频作用；第二，船侧等效有功频率下垂系数和岸侧等效有功频率下垂系数设置；第三，同期补偿角度△ω逐渐减弱。图5所示的Kω为有功频率下垂系数，J为惯性时间常数，D为阻尼系数。
1)虚拟同步发电机一次调频作用；将参考角频率指令与实际角频率指令的差，与有功频率下垂系数Kω的乘积生成有功功率的变化量△P，如图3中的下垂曲线S2、S3所示。
2)船侧等效下垂系数和岸侧等效下垂系数设置；岸侧等效下垂系数为虚拟同步发电机一次调频系数Kω与阻尼系数D之和，设置岸侧等效有功频率下垂系数等于船侧等效有功频率下垂系数的n倍(n为正整数)，负载最终转移至岸侧的比例为n/(n+1)。
具体理论分析如下所示：
a)等效有功频率下垂系数计算：
如图5所示，有功功率偏差与频率偏差的关系为：
整理后为惯性环节：
其中：
由式(3)可知，有功频率等效下垂系数等于D+Kω。
b)负荷分配：
设，角标1代表岸电电源符号，角标2代表发电机符号。
P、Q、S船岸两侧总的有功功率、无功功率和视在功率。
令负载转移完成后，船岸两侧的功率关系为P1＝mP2，Q1＝mQ2，船侧功率为P2＝0.8n，Q2＝0.6n；则：
则船岸两侧总视在功率为进行标幺化，令SN为额定视在功率；则：
上式m为岸电电源功率与发电机功率的比例系数，n为发电机容量占总容量的比例系数。
由：
ΔP1＝mΔP2 ΔQ1＝mΔQ2 (7)
可知：
因此，当岸侧有功频率下垂系数等于船侧有功频率下垂系数的m倍(m为正整数)，岸侧无功电压下垂系数等于船侧无功电压下垂系数的1/m倍(m为正整数)时，负载转移完成岸侧的有功功率为总有功功率的m/(m+1)倍，岸侧的无功功率为总无功功率的m/(m+1)倍。
3)同期补偿角度△ω逐渐减弱；
未进行同期前，岸侧有功频率下垂曲线如图3中S2所示，同期完成后，岸侧和船侧同步，此时岸侧有功频率下垂曲线如图3中S3所示。并网后，将同期补偿角度△ω沿斜坡逐渐减为0，船侧有功负载将沿斜坡转移至岸侧，即图3中下垂曲线由S3沿斜坡平移到曲线S2。
a)同期补偿角度△ω逐渐减弱理论分析：
图4所示为同期补偿角度△ω逐渐减弱原理图，从图中可以列出△ω与时间t的关系为：
Δω＝-k1t (10)
其中，k1为△ω沿斜波下降的斜率。
而虚拟同步发电机的一次调频方程为：
Δω·Kω＝ΔP (11)
将式(10)带入式(11)得：
ΔP＝Kω·k1t (12)
从式(10)、(12)可以看出，当同期补偿角度△ω沿斜坡减弱时，有功功率沿斜坡增加，有功负荷转移时间由斜率k1决定。
在本实施例中，无功负载转移控制策略的具体实施方案如图8所示，包括三方面，第一，励磁控制器一次调压作用；第二，船侧和岸侧无功电压下垂系数设置；第三，同期补偿电压△U逐渐减弱。其中，KQ为无功电压下垂系数，△U为同期补偿角度，Uref为参考电压。
1)励磁调节器的一次调压作用；
将实际无功功率的负，与下垂系数KQ的乘积生成电压的变化量△U’。
2)船侧和岸侧无功电压下垂系数的设置；
设置岸侧无功电压下垂系数等于船侧无功电压下垂系数的1/n倍(n为正整数)，无功负载最终转移至岸侧的比例为n/(n+1)。
具体理论分析如船侧等效下垂系数和岸侧等效下垂系数设置中的负荷分配所述。
2)同期补偿电压△U逐渐减弱；
未进行同期前，岸侧无功电压下垂曲线如图6中S2，同期完成后，岸侧和船侧同步，此时岸侧无功电压下垂曲线为S3，并网后，将同期补偿电压△U沿斜坡逐渐减为0，船侧无功负载将沿斜坡逐渐转移至岸侧，即图6中无功电压下垂曲线由S3沿斜坡平移到曲线S2。
a)同期补偿电压△U逐渐减弱理论分析；
参见图7，△U与时间t的关系为：
ΔU＝-k2t (13)
其中，k2为△U沿斜坡下降的斜率。
而励磁控制器的一次调压方程为：
ΔU·KQ＝ΔQ (14)
将式(13)带入式(14)得：
从式(13)、(15)可以看出，当同期补偿电压△U沿斜坡减弱时，无功功率沿斜坡逐渐增加，无功负载转移时间由斜率k2决定。
Claims (6)
1.一种船舶高压岸电电源不断电接入模式负载转移控制方法，其特征在于：并网后分别针对有功负载与无功负载通过相应的步骤进行转移；
a.有功负载的转移步骤包括：通过虚拟同步发电机控制的一次调频作用和同期补偿角度Δω沿斜坡逐渐减小至0来实现，有功负载转移时间通过设置同期补偿角度Δω的斜率来控制，有功负载转移的比例由船岸两侧的等效有功频率下垂系数按比例分配；
b.无功负载的转移步骤包括：通过励磁控制器的一次调压作用和同期补偿电压ΔU沿斜坡逐渐减小至0来实现，无功负载转移时间通过设置同期补偿电压ΔU的斜率来控制，无功负载转移的比例由船岸两侧的无功电压下垂系数按比例进行分配。
2.根据权利要求1所述的船舶高压岸电电源不断电接入模式负载转移控制方法，其特征在于：岸侧虚拟同步发电机的等效有功频率下垂系数为一次调频下垂系数与阻尼系数D之和。
3.根据权利要求1所述的船舶高压岸电电源不断电接入模式负载转移控制方法，其特征在于：通过设置岸侧等效有功频率下垂系数等于船侧等效有功频率下垂系数的n倍，n为正整数，则有功负载最终转移至岸侧的比例为n/(n+1)。
4.根据权利要求1所述的船舶高压岸电电源不断电接入模式负载转移控制方法，其特征在于：通过设置岸侧无功电压下垂系数等于船侧无功电压下垂系数的1/a倍，a为正整数，则无功负载最终转移至岸侧的比例为a/(a+1)。
5.根据权利要求1所述的船舶高压岸电电源不断电接入模式负载转移控制方法，其特征在于：虚拟同步发电机控制的一次调频作用时，将参考角频率指令与实际角频率指令的差，与有功频率下垂系数Kω的相乘，生成有功功率的变化量ΔP。
6.根据权利要求1所述的船舶高压岸电电源不断电接入模式负载转移控制方法，其特征在于：励磁控制器在一次调压作用时，将实际无功功率的负，与无功电压下垂系数KQ的乘积生成电压的变化量ΔU’。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112886588A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-06-01 | 东方日立(成都)电控设备有限公司 | 一种多机并联岸电电源装置的功率自主转移方法及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105470995A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-06 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种双频岸电电源同期并网及功率平稳转移方法 |
| CN107147151A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-09-08 | 华北电力大学（保定） | 一种同步发电机逆变器的并联功率分配控制方法 |
| CN107317347A (zh) * | 2017-08-24 | 2017-11-03 | 泰州学院 | 基于虚拟同步发电机的岸电电源系统稳定控制方法 |
| CN107732978A (zh) * | 2017-09-23 | 2018-02-23 | 天津大学 | 一种基于虚拟同步发电机改进功率分配策略的逆变器系统 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105470995A (zh) * | 2015-12-31 | 2016-04-06 | 北京四方继保自动化股份有限公司 | 一种双频岸电电源同期并网及功率平稳转移方法 |
| CN107147151A (zh) * | 2017-04-20 | 2017-09-08 | 华北电力大学（保定） | 一种同步发电机逆变器的并联功率分配控制方法 |
| CN107317347A (zh) * | 2017-08-24 | 2017-11-03 | 泰州学院 | 基于虚拟同步发电机的岸电电源系统稳定控制方法 |
| CN107732978A (zh) * | 2017-09-23 | 2018-02-23 | 天津大学 | 一种基于虚拟同步发电机改进功率分配策略的逆变器系统 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JIA LIU ET AL: "Dynamic Characteristics and Stability Comparisons between Virtual Synchronous Generator and Droop Control in Inverter-Based Distributed Generators", 《 2014 INTERNATIONAL POWER ELECTRONICS CONFERENCE (IPEC-HIROSHIMA 2014 - ECCE ASIA)》 * |
| 吴丽珍: "交流微电网系统网络化分层协调控制策略研究", 《中国博士学位论文全文数据库》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112886588A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-06-01 | 东方日立(成都)电控设备有限公司 | 一种多机并联岸电电源装置的功率自主转移方法及系统 |
| CN112886588B (zh) * | 2021-04-09 | 2023-03-14 | 东方日立(成都)电控设备有限公司 | 一种多机并联岸电电源装置的功率自主转移方法及系统 |
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