[发明专利]50Hz-60Hz岸电无缝切换船电的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种岸电供电切换船舶电网的方法及装置，尤其涉及一种50Hz-60Hz岸电无缝切换船电的方法及装置。

背景技术

船舶岸电技术是指船舶在靠港期间接入码头侧的电网，从岸上电源获得其水泵、通信、通风、照明和其他设施所需的电力，从而关闭自身的柴油发电机。船舶接岸电后可有效地减少废气的排放，具有节能环保的显著优点，可减少发电机组运行产生的噪音污染，降低成本，因此，政府及其交通部门、航运企业、港口企业都大力推行岸电的使用。

现有的岸电系统的缺陷在于，国内大多数码头岸电装置采用400V/50Hz供电，而采用其电制的船舶靠港大多不愿接岸电，因为一般船舶接岸电的步骤是，先关闭船舶发电机，再接岸电电网，在船舶需要离开时，先断开岸电电网，再起动船舶发电机，这两个断电切换的过程极为耗时，船上许多设备断电后复位麻烦，罗经等设备断电后复位有时需要6个小时，影响船舶的开航；另外，机舱互为备用的设备断电后通电存在同时启动的危险。经对远洋船舶船长/轮机长的调查证实，其船只若靠泊时间为48小时内，一般不愿接岸电。另外，岸电和船电在电网标准上也存在差异，根据国际海事组织统计，60％以上的国际航运船舶采用450V/60Hz电制，而60％以上的岸上供电为400V/50Hz电制，其船舶电站和发电机控制差别很大，对完成50Hz岸电接60Hz船电的无缝对接，产生了很大的技术难题。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种能够实现50Hz-60Hz岸电无缝切换船电的方法。

本发明所采用的技术方案是：

一种50Hz-60Hz岸电无缝切换船电的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将包括岸电变压器和整流逆变器在内的岸电电网线路分别与岸上电源、船舶电网电连接；

步骤2：对整流逆变器采用内环控制方法和外环控制方法，其中，外环控制方法采用V/f控制方法，由船舶发电机的目标频率转换为岸电变压器输出的目标频率；同时，使用锁相环控制方法控制整流逆变器输出的频率和电压；

步骤3：将整流逆变器的外环控制方法由V/f控制方法转换为P/Q控制方法，控制船舶发电机频率和电压，以船舶电网实时负载功率为目标功率，进行功率转移，使整流逆变器输出功率增加，船舶发电机输出功率下降；同时，使用锁相环控制方法控制整流逆变器输出的频率和电压；

步骤4：当船舶发电机输出功率下降到预设功率时，关闭船舶发电机。

本发明的50Hz-60Hz岸电无缝切换船电的方法及装置，在岸电和船电供电切换时，船上设备无需断电，通过V/f控制跟随频率，再通过P/Q控制将负载功率从船舶发电机转移到岸电电网中，完成无缝切换。

进一步地，所述岸电电网线路包括岸电变压器、整流逆变器和60Hz线路，所述60Hz线路包括第三开关、第三电感、第五电感、第二电容、第一电阻、第六电感和第四开关；

岸电变压器的一端用于连接岸上电源，另一端接整流逆变器的一端，整流逆变器的另一端接第三开关的一端；第三开关的另一端连接第三电感的第一连接端，第三电感的第二连接端依次串接第五电感、第一电阻、第六电感和第四开关，通过所述第四开关与船舶电网连接，第二电容的一端连接在第三电感与第五电感之间，其另一端接地。

进一步地，步骤2具体包括以下步骤：

步骤21：获得第三电感的第二连接端处的整流逆变器输出电流值i₁，并计算其dq轴分量i_1d、i_1q；获得第五电感和第一电阻之间的整流逆变器输出电压值v、电流值i₂，其中，电压v包括其abc轴分量v_a、v_b、v_c，计算电流值i₂的dq轴分量i_2d、i_2q，以及电压的dq轴分量v_d、v_q；

步骤22：根据ω、u_ref、v_d、v_q，以V/f控制方法获得电流环参考值i_dref、i_qref，具体公式如下：

θ＝∫(2πf-ω)dt,U_dref＝u_refcosθ,U_qref＝u_refsinθ,