CN110323778A - 一种船舶接用岸电系统及其参数快速匹配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种船舶接用岸电系统及其参数快速匹配方法，利用主站控制器和从站控制器实现主从控制，提高了参数匹配的速度和可靠性，主站和从站控制器之间利用以太网控制自动化技术实现两者之间的通信，以太网控制自动化技术中的分布时钟使从站控制器间载波信号得到精确同步，实现了船舶接用岸电系统参数的快速匹配，控制便捷，促进岸电技术的发展。
Description
技术领域
本发明涉及一种船舶接用岸电系统及其参数快速匹配方法，属于船舶岸电技术领域。
背景技术
船舶岸电指船舶靠港期间停止使用船舶发电机，而改用岸电电源供电。港区码头的岸电通过船舶上备用岸电箱和连接电缆对船舶上的电气设备供电。随着近年来国际原油价格不断攀升，并且船舶的自备发电机发电效率低，船舶自带发电机发电成本日益高昂。电能替代作为减少化石能源消耗和节约船舶靠港供电成本的一种重要举措越来越受到重视。实施电能替代，有利于提高能源利用效率，可以更好的促进清洁能源发展，提高电气化水平。
岸电作为电能替代的一项内容目前正在国内逐步推广，在港口全面推广岸电技术之后，以港口电网供电代替传统的自备燃油机发电机供电，一是节约船舶靠港供电的成本，二可以直接节省船舶自身发电设施的维护费用，三能提高港口的能效，将基本上消除船舶靠港期间有害气体的排放问题。
在船舶岸电供电系统的研究方面，国外各个港口根据自身的实际电气条件选取不同的供电模式，逐步发展出了低压岸电/低压船舶、高压岸电/低压船舶、高压岸电/高压船舶三种供电模式和60Hz或50Hz两种供电频率。由于船岸频率不匹配，还涉及到了变频技术，目前为止，发展出了低压岸电低压上船、低压岸电高压上船、高压岸电低压上船和高压岸电高压上船四种方式。国内在集装箱码头、散货码头的高压岸电设施已有一定的研究基础，但在实际应用中，还存在船岸可靠连接检测机制不完善，船岸并网参数匹配困难，影响了船岸连接的便捷性，影响了岸电的整体应用和推广。
海港和江港停靠的船舶来自世界各地，电压等级有的是60Hz，与我国电网频率不一致有的船舶电压等级与岸电电压等级不匹配。因此在船岸的快速连接和参数匹配方面，目前还缺乏根据不同港口情况和不同船型，针对不同的通信方式开展的适应性研究。
发明内容
发明目的：本发明提出一种船舶接用岸电系统及其参数快速匹配方法，实现船舶接用岸电系统时参数的快速匹配。
技术方案：本发明采用的技术方案为一种船舶接用岸电系统参数快速匹配方法，包括以下步骤：
1)检查岸基电网状态，在岸基电网处于平稳状态无需限制接入负载时启动岸电电源；
2)获取船侧和网侧的电流电压信息；
3)模拟输出电压、电流、有功功率以及无功功率的关系曲线，从而生成相应的协调控制参数指令；
4)根据所述协调控制参数指令、船侧和网侧的电流电压信息，按照网侧控制策略生成调制信号；
5)利用以太网控制自动化技术接收调制信号，在岸电系统进行二次调频调压实现功率变换。
所述步骤1)中在岸基电网处于平稳状态无需限制接入负载时按照恒压频比(VF)启动模式启动岸电电源。
所述步骤2)中获取了网侧和船侧的三相电压、三相电流以及直流电压信息。
所述步骤4)中调制输出电压的幅值U和频率f：
式中，f和U分别为输出频率和电压；f0和U0分别为额定频率和电压；kp和kq分别有功功率和无功功率的下垂系数；P和Q分别为输出有功功率和无功功率；P0和Q0分别为额定有功功率和无功功率。
一种船舶接用岸电系统，包括岸基供电设备、岸船接口装置及船舶受电设备，所述岸基供电设备的控制部分又包括监控站、主站控制器和从站控制器，其中所述监控站发送协调控制参数指令给主站控制器；主站控制器根据电压和功率信息按照网侧控制策略生成调制信号并传送至从站控制器，从站控制器根据主站控制器发送的调制信号进行二次调频调压，实现功率变换。
有益效果：本发明利用主站控制器和从站控制器实现主从控制，提高了参数匹配的速度和可靠性，主站和从站控制器之间利用以太网控制自动化技术实现两者之间的通信，以太网控制自动化技术中的分布时钟使从站控制器间载波信号得到精确同步，实现了船舶接用岸电系统参数的快速匹配，控制便捷，促进岸电技术的发展。
附图说明
图1为本发明船舶接用岸电系统结构示意图；
图2为控制器内部结构图；
图3是网侧控制器的控制方法示意图；
图4是船侧控制器的控制方法示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本实施例的船舶接用岸电系统由岸基供电设备、岸船接口装置及船舶受电设备三部分组成。如图1和2所示，岸基供电设备的控制部分从以太网的角度看通常包括监控站、主站控制器和从站控制器，其中主站控制器和从站控制器之间利用以太网控制自动化技术(EtherCAT)连接。
主站控制器又包括船侧控制器和网侧控制器。船侧控制器获取机侧电压电流以及直流侧电压信息，同时船侧控制器还受到其ASIC驱动板的选择驱动。ASIC驱动板为船侧控制器提供电源，其本身又由船侧变流器模块和直流检测模块控制，ASIC驱动板另由电源供电模块供电。网侧控制器也同样获取机侧电压电流以及直流侧电压信息，同时网侧控制器还受到其ASIC驱动板的选择驱动。ASIC驱动板为网侧控制器提供电源，其本身又由网侧变流器模块和直流检测模块控制，ASIC驱动板另由电源供电模块供电。
本实施例公开了一种船舶接用岸电系统参数快速匹配方法，该方法用于所述船舶接用岸电系统，具体包括以下步骤：
1)船到岸停泊后，首先检查岸电系统设备状态，没有异常后进行岸基电网和船舶之间的物理连接，再检测岸基电网的并网条件。如果此时岸基电网处于高峰状态需要对功率进行限值，对船侧负载进行负荷调控后再进行并网；而如果此时岸基电网处于平稳状态无需限制接入负载时，按照恒压频比(VF)启动模式启动岸电电源。
2)连接过程中，主站控制器内的网侧控制器和船侧控制器之间通过以太网(Ethernet)通信连接，分别获取网侧信息和船侧信息。如图2所示，在主站控制器内部，船侧和网侧控制器通过以太网通信分别获取了网侧和船侧的机侧电压/电流、直流侧电压。船侧和网侧控制器均由各自的ASIC驱动板的选择。每块ASIC驱动板又分别由船侧变流器模块和网侧变流器模块来选择，同时各ASIC驱动板还连接有直流检测以及电源供电。
3)监控站通过模拟船上电机的输出特性并发送协调控制参数指令给主站控制器。具体地，监控站通过船上负载模拟出船上电机的输出电压、电流、有功功率以及无功功率之间的关系曲线，从而生成相应的协调控制参数指令发送至主站控制器。同时主站控制器也会向监控站发送观测变量故障。
4)主站控制器根据所述协调控制参数指令、电压和功率信息，按照网侧控制策略生成调制信号并传送至从站控制器。
VF启动模式确定与船侧一致的电压值，然后通过下垂控制调整电压和频率，实现快速并网。
如图3所示，为了实现船舶柔性快速并网，网侧控制器根据协调控制参数指令以及来自网侧的三相电压Ua、Ub、Uc和三相电流Ia、Ib和Ic计算出有功功率P和无功功率Q，有功功率P和无功功率Q再按照式1的下垂控制方程分别调整输出电压的幅值U和频率f：
式中，f和U分别为输出频率和电压；f0和U0分别为额定频率和电压；kp和kq分别有功功率和无功功率的下垂系数；P和Q分别为输出有功功率和无功功率；P0和Q0分别为额定有功功率和无功功率。
网侧控制器采用电压外环电流内环的双环控制策略，输出电压的幅值U和频率f经过双环控制策略，以及SVPWM信号发生器生成调制信号以控制网侧的变流器。
图4为船侧的控制策略示意图，船侧控制器控制船侧的变流器，采用锁相环检测相位，采用电压环控制，经过SVPWM模块生成调制信号。
5)从站控制器根据主站控制器发送的调制信号进行二次调频调压，实现功率变换的具体方法为：
从站控制器将主站控制器发来的调制信号输送到变流器桥臂中，进行二次调频调压，实现功率变换。
Claims (5)
1.一种船舶接用岸电系统参数快速匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)检查岸基电网状态，在岸基电网处于平稳状态无需限制接入负载时启动岸电电源；
2)获取船侧和网侧的电流电压信息；
3)模拟输出电压、电流、有功功率以及无功功率的关系曲线，从而生成相应的协调控制参数指令；
4)根据所述协调控制参数指令、船侧和网侧的电流电压信息，按照网侧控制策略生成调制信号；
5)利用以太网控制自动化技术接收调制信号，在岸电系统进行二次调频调压实现功率变换。
2.根据权利要求1所述的船舶接用岸电系统参数快速匹配方法，其特征在于，所述步骤1)中在岸基电网处于平稳状态无需限制接入负载时按照恒压频比(VF)启动模式启动岸电电源。
3.根据权利要求1所述的船舶接用岸电系统参数快速匹配方法，其特征在于，所述步骤2)中获取了网侧和船侧的三相电压、三相电流以及直流电压信息。
4.根据权利要求1所述的船舶接用岸电系统参数快速匹配方法，其特征在于，所述步骤4)中调制输出电压的幅值U和频率f：
式中，f和U分别为输出频率和电压；f0和U0分别为额定频率和电压；kp和kq分别有功功率和无功功率的下垂系数；P和Q分别为输出有功功率和无功功率；P0和Q0分别为额定有功功率和无功功率。
5.一种船舶接用岸电系统，包括岸基供电设备、岸船接口装置及船舶受电设备，其特征在于，所述岸基供电设备的控制部分又包括监控站、主站控制器和从站控制器，其中所述监控站发送协调控制参数指令给主站控制器；主站控制器根据电压和功率信息按照网侧控制策略生成调制信号并利用以太网控制自动化技术传送至从站控制器，从站控制器根据主站控制器发送的调制信号进行二次调频调压，实现功率变换。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112052576A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-08 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种船岸快速匹配及连接优化方法及系统 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2386989B (en) * | 2001-12-18 | 2005-07-13 | Hewlett Packard Co | Adapting VLSI clocking to short term voltage transients |
| CN103972890A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-08-06 | 国家电网公司 | 一种基于变频变压器的船舶岸电系统 |
| CN105119323A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-02 | 南京南瑞太阳能科技有限公司 | 具有二次调压调频功能的同步逆变器控制系统 |
| CN105262142A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-01-20 | 张家港荣源电气有限公司 | 一种岸电变频电源自动并车控制方法 |
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2386989B (en) * | 2001-12-18 | 2005-07-13 | Hewlett Packard Co | Adapting VLSI clocking to short term voltage transients |
| CN103972890A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-08-06 | 国家电网公司 | 一种基于变频变压器的船舶岸电系统 |
| CN105119323A (zh) * | 2015-09-28 | 2015-12-02 | 南京南瑞太阳能科技有限公司 | 具有二次调压调频功能的同步逆变器控制系统 |
| CN105262142A (zh) * | 2015-10-29 | 2016-01-20 | 张家港荣源电气有限公司 | 一种岸电变频电源自动并车控制方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 滕磊 等: "船舶与岸电无缝并网系统优化控制策略", 《航海工程》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112052576A (zh) * | 2020-08-27 | 2020-12-08 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 一种船岸快速匹配及连接优化方法及系统 |
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