50Hz‑60Hz岸电无缝切换船电的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术的50Hz‑60Hz岸电无缝切换船电的装置，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f，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；另外，能够实现岸电50Hz电源，对60Hz电网标准的船舶进行供电，采用60Hz整流逆变器无缝平滑接岸电过渡，实现无冲击电流的平滑连接。

【技术实现步骤摘要】
50Hz-60Hz岸电无缝切换船电的装置
本技术涉及一种岸电供电切换船舶电网的装置，尤其涉及一种50Hz-60Hz岸电无缝切换船电的装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
基于此，本技术的目的在于，提供一种能够实现50Hz-60Hz岸电无缝切换船电的装置。本技术所采用的技术方案是：一种50Hz-60Hz岸电无缝切换船电的装置，其特征在于：包括岸电变压器、整流逆变器、60Hz线路、内环控制器和外环控制器，所述外环控制器包括V/f控制器、P/Q控制器和锁相环控制器；所述岸电变压器、整流逆变器和60Hz线路依次连接；岸电变压器另一端用于与岸上电源连接，60Hz线路另一端用于与船舶电网连接；所述V/f控制器，用于使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；所述P/Q控制器，用于当V/f控制器处理完毕后，控制船舶发电机频率和电压，以船舶电网实时负荷功率为目标功率，进行功率转移，整流逆变器输出功率增加，船舶发电机输出功率下降，当船舶发电机输出功率下降到预设功率时，船舶发电机关闭；所述预设功率为5％的船舶发电机额定功率。本技术的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，所述外环控制器还包括锁相环控制器，所述锁相环控制器用于控制整流逆变器输出的频率和电压。进一步地，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的一端，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；第四开关的另一端用于与船舶电网连接；所述预设功率为5％的船舶发电机额定功率。进一步地，还包括A处理器、B处理器和整流逆变器处理器；所述A处理器，与第三电感的第二连接端连接，用于获得该处的整流逆变器输出电流值i1，并计算其dq轴分量i1d、i1q；所述B处理器，与第五电感和第一电阻之间连接，用于获得该处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va、vb、vc，然后计算电流值i2的dq轴分量i2d、i2q，以及电压的dq轴分量vd、vq；所述V/f控制器，与所述B处理器连接，用于获得B处理器输入的vd、vq，根据V/f控制方法获得电流环参考值idref、iqref；所述内环控制器，分别与所述A处理器、B处理器和V/f控制器连接，用于获得A处理器输入的i1d、i1q，B处理器输入的i2d、i2q、vd、vq，V/f控制器输入的idref、iqref，根据内环控制方法获得vsd、vsq；所述整流逆变器处理器，与所述内环控制器连接，用于获得内环控制器输入的vsd、vsq，计算其abc轴分量，转换为PWM后输出至整流逆变器。进一步地，根据V/f控制方法获得电流环参考值idref、iqref的具体公式如下：θ＝∫(2πf-ω)dt,Udref＝urefcosθ,Uqref＝urefsinθ,idref＝Kpv(udref-vd)+Kiv∫(udref-vd)dt,iqref＝Kpv(udref-vd)+Kiv∫(uqref-vq)dt其中，uref为电压环参考值，ω为整流逆变器输出角频率，θ为整流逆变器输出电压相角，Kpv为电压环比例系数，Kiv为电压环积分系数。进一步地，还包括A处理器、B处理器和整流逆变器处理器；所述A处理器，与第三电感的第二连接端连接，用于获得该处的整流逆变器输出电流值i1，并计算其dq轴分量i1d、i1q；所述B处理器，与第五电感和第一电阻之间连接，用于获得该处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va、vb、vc，然后计算电流值i2的dq轴分量i2d、i2q，以及电压的dq轴分量vd、vq；所述P/Q控制器，与所述B处理器连接，用于获得B处理器输入的vd、vq、i2d、i2q，根据P/Q控制方法获得电流环参考值idref、iqref；所述内环控制器，分别与所述A处理器、B处理器、P/Q控制器连接，用于获得A处理器输入的i1d、i1q，B处理器输入的i2d、i2q、vd、vq，P/Q控制器输入的idref、iqref，根据内环控制方法获得vsd、vsq；所述整流逆变器处理器，与所述内环控制器、整流逆变器连接，用于获得内环控制器输入的vsd、vsq，计算其abc轴分量，转换为PWM后输出至整流逆变器。进一步地，根据P/Q控制方法获得电流环参考值idref、iqref的具体公式如下：P＝vdi2d+vqi2q,Q＝vqi2d+vdi2qidref＝KpP(Pref-P)+KiP∫(Pref-P)dtiqref＝KpQ(Qref-Q)+KiQ∫(Qref-Q)dt其中，Pref为有功功率参考值，Qref为无功功率参考值，KpP为有功控制的比例系数，KpQ为无功控制的比例系数，KiP为有功控制的积分系数，KiQ为无功控制的积分系数。进一步地，根据内环控制方法获得vsd、vsq的具体公式如下：vsd＝vd-ωLsilq+Kpi(idref-i2d)+Kii∫(idref-i2d)dtvsq＝vq-ωLsilq+Kpi(iqref-i2q)+Kii∫(iqref-i2q)dt；其中，Kpi为电流环比例系数，Kii为电流环积分系数，Ls为滤波电感。进一步地，还包括整流逆变器处理器；所述外环控制器还包括锁相环控制器；所述锁相环控制器与第五电感和第一电阻之间连接，用于获得该处的电压v在abc轴上的分量va、vb、vc，再根据锁相环控制方法获得锁相环输出θpll；所述整流逆变器处理器，与所述锁相环控制器、整流逆变器连接，用于获得锁相环控制器输入的θpll，经处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种50Hz‑60Hz岸电无缝切换船电的装置，其特征在于：包括岸电变压器、整流逆变器、60Hz线路、内环控制器和外环控制器，所述外环控制器包括V/f控制器、P/Q控制器和锁相环控制器；所述岸电变压器、整流逆变器和60Hz线路依次连接；岸电变压器另一端用于与岸上电源连接，60Hz线路另一端用于与船舶电网连接；所述V/f控制器，用于使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；所述P/Q控制器，用于当V/f控制器处理完毕后，控制船舶发电机频率和电压，以船舶电网实时负荷功率为目标功率，进行功率转移，整流逆变器输出功率增加，船舶发电机输出功率下降，当船舶发电机输出功率下降到预设功率时，船舶发电机关闭；所述预设功率为5％的船舶发电机额定功率。

【技术特征摘要】
1.一种50Hz-60Hz岸电无缝切换船电的装置，其特征在于：包括岸电变压器、整流逆变器、60Hz线路、内环控制器和外环控制器，所述外环控制器包括V/f控制器、P/Q控制器和锁相环控制器；所述岸电变压器、整流逆变器和60Hz线路依次连接；岸电变压器另一端用于与岸上电源连接，60Hz线路另一端用于与船舶电网连接；所述V/f控制器，用于使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；所述P/Q控制器，用于当V/f控制器处理完毕后，控制船舶发电机频率和电压，以船舶电网实时负荷功率为目标功率，进行功率转移，整流逆变器输出功率增加，船舶发电机输出功率下降，当船舶发电机输出功率下降到预设功率时，船舶发电机关闭；所述预设功率为5％的船舶发电机额定功率。2.根据权利要求1所述的50Hz-60Hz岸电无缝切换船电的装置，其特征在于：所述外环控制器还包括锁相环控制器，所述锁相环控制器用于控制整流逆变器输出的频率和电压。3.根据权利要求1所述的50Hz-60Hz岸电无缝切换船电的装置，其特征在于：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的一端，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；第四开关的另一端用于与船舶电网连接；所述预设功率为5％的船舶发电机额定功率。4.根据权利要求3所述的50Hz-60Hz岸电无缝切换船电的装置，其特征在于：还包括A处理器、B处理器和整流逆变器处理器；所述A处理器，与第三电感的第二连接端连接，用于获得该处的整流逆变器输出电流值i1，并计算其dq轴分量i1d、i1q；所述B处理器，与第五电感和第一电阻之间连接，用于获得该处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va、vb、vc，然后计算电流值i2的dq轴分量i2d、i2q，以及电压的dq轴分量vd、vq；所述V/f控制器，与所述B处理器连接，用于获得B处理器输入的vd、vq，根据V/f控制方法获得电流环参考值idref、iqref；所述内环控制器，分别与所述A处理器、B处理器和V/f控制器连接，用于获得A处理器输入的i1d、i1q，B处理器输入的i2d、i2q、vd、vq，V/f控制器输入的idref、iqref，根据内环控制方法获得vsd、vsq；所述整流逆变器处理器，与所述内环控制器连接，用于获得内环控制器输入的vsd、vsq，计算其abc轴分量，转换为PWM后输出至整流逆变器。5.根据权利要求4所述的50Hz-60Hz岸电无缝切换船电的装置，其特征在于：根据V/f控制方法获得电流环参考值idref、iqref的具体公式如下：θ＝∫(2πf-ω)dt,Udref＝urefcosθ,Uqref＝urefsinθ,idref＝Kpv(udref-vd)+Kiv∫(udref-vd)dt,iqref＝Kpv(udref-vd)+Kiv∫(uqref-vq)dt其中，uref为电压环参考值，ω为整流逆变器输出角频率，θ为整流逆变器输出电压相角，Kpv为电压环比例系数，Kiv为电压环积分系数。6.根据权利要求3所述的50Hz-60Hz岸...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖乐明，郑春芳，韩佳，
申请(专利权)人：广州航海学院，广州达来佳信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44