基于准Z源间接矩阵变换器的船舶电站微电网系统技术方案

基于准Z源间接矩阵变换器的船舶电站微电网系统，包括船舶岸电电缆、基于准Z源间接矩阵变换器、微电网能量管理系统，所述船舶岸电电缆与岸电配电箱连接，用于岸电与船舶电站连接。所述基于准Z源间接矩阵变换器连接船舶岸电电缆，基于准Z源间接矩阵变换器的输入端通过船舶岸电电缆接入大电网，基于准Z源间接矩阵变换器的输出端通过交流母线并入船舶微电网，所述船舶微电网、基于准Z源间接矩阵变换器连接微电网能量管理系统，微电网能量管理系统用于岸电与船舶电站之间的无缝切换。本发明专利技术基于准Z源间接矩阵变换器的船舶电站微电网系统，该系统采取低压船舶微电网技术方案，实现港口岸电的节能减排。

【技术实现步骤摘要】
基于准Z源间接矩阵变换器的船舶电站微电网系统
本专利技术涉及船舶电力系统
，具体涉及一种基于准Z源间接矩阵变换器的船舶电站微电网系统。
技术介绍
船舶电力系统由发电机组、配电装置、电力网及用电负载等组成的完整体系的总称。其中发电机组及其控制、配电装置和辅助设备集中布置，称为船舶电站。船舶电站是船舶电力系统的核心。采用陆地电源对靠港船舶供电的技术称为岸电技术，是指船舶停靠码头时，停止所有的船舶柴油机电站运转，将船舶用电改由岸电电站供电提供，以降低港区污染废气的排放量。船舶电力系统按组成可分成岸电供电和船舶电站两部分。现在，国家在政策层面要求，港口和码头均由国家电网公司和南方电网公司提供统一岸电供电，并配置相应的岸电配电箱。船舶电站发电机的电压等级可分为高压和低压两种，高压船舶电站电压等级为11kV或者6.6kV/60Hz，或6kV、50Hz。低压船舶电站电压等级为400V/50Hz或440V、60Hz。目前，随着全球运输业务的急剧增长，海运和水运比空运有着明显的优势。但全世界几乎所有船舶均使用燃烧轻质或者重质燃油的发电机自行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于准Z源间接矩阵变换器的船舶电站微电网系统，包括船舶岸电电缆、基于准Z源间接矩阵变换器、微电网能量管理系统，其特征在于：/n所述船舶岸电电缆与岸电配电箱连接，用于岸电与船舶电站连接；/n所述基于准Z源间接矩阵变换器连接船舶岸电电缆，基于准Z源间接矩阵变换器的输入端通过船舶岸电电缆接入大电网，基于准Z源间接矩阵变换器的输出端通过交流母线并入船舶微电网，所述船舶微电网、基于准Z源间接矩阵变换器连接微电网能量管理系统，微电网能量管理系统用于实现岸电与船舶电站之间的无缝切换。/n

【技术特征摘要】
1.基于准Z源间接矩阵变换器的船舶电站微电网系统，包括船舶岸电电缆、基于准Z源间接矩阵变换器、微电网能量管理系统，其特征在于：
所述船舶岸电电缆与岸电配电箱连接，用于岸电与船舶电站连接；
所述基于准Z源间接矩阵变换器连接船舶岸电电缆，基于准Z源间接矩阵变换器的输入端通过船舶岸电电缆接入大电网，基于准Z源间接矩阵变换器的输出端通过交流母线并入船舶微电网，所述船舶微电网、基于准Z源间接矩阵变换器连接微电网能量管理系统，微电网能量管理系统用于实现岸电与船舶电站之间的无缝切换。


2.根据权利要求1所述的船舶电站微电网系统，其特征在于：所述船舶电站包括发电机组，所述船舶微电网包括岸电断路器、变频器、负载，
所述微电网能量管理系统包括控制器；
基于准Z源间接矩阵变换器的输出端、发电机组连接岸电断路器一侧，岸电断路器另一侧连接变频器，变频器连接负载，所述发电机组、岸电断路器、基于准Z源间接矩阵变换器、变频器均连接控制器；
该系统还包括继电保护及接地保护装置；
所述继电保护及接地保护装置，与微电网能量管理系统、岸电断路器一起构成船舶微电网二次侧保护，实现系统岸电接入、断开、以及正常运行状态的安全保护作用。


3.根据权利要求1所述的船舶电站微电网系统，其特征在于：所述基于准Z源间接矩阵变换器包括准Z源阻抗网络、间接矩阵变换器；
所述准Z源阻抗网络包括6个交流电容：Ca1、Ca2、Cb1、Cb2、Cc1、Cc2，6个电感：La1、La2、Lb1、Lb2、Lc1、Lc2，3个双向开关：Sa、Sb、Sc；每个双向开关由两个IGBT及其二极管反并联构成；
所述间接矩阵变换器包括整流级、逆变级，所述整流级由6个双向开关Sap、Sbp、Scp、San、Sbn、Scn构成，每个双向开关由两个IGBT及其二极管反并联构成，整流级实现交流到直流的变换过程，为逆变级提供稳定的直流源，逆变级可由6个单向开关SAp、SBp、SCp、SAn、SBn、SCn构成，每个单向开关由一个IGBT及其二极管反并联构成；
准Z源阻抗网络中：
接地端连接电源ua一侧，电源ua另一侧连接电感La1一端，电感La1另一端连接双向开关Sa一端，双向开关Sa另一端连接电感La2一端，交流电容Ca2两端分别连接电感La1另一端、电感La2另一端；
接地端连接电源ub一侧，电源ub另一侧连接电感Lb1一端，电感Lb1另一端连接双向开关Sb一端，双向开关Sb另一端连接电感Lb2一端，交流电容Cb2两端分别连接电感Lb1另一端、电感Lb2另一端；
接地端连接电源uc一侧，电源uc另一侧连接电感Lc1一端，电感Lc1另一端连接双向开关Sc一端，双向开关Sc另一端连接电感Lc2一端，交流电容Cc2两端分别连接电感Lc1另一端、电感Lc2另一端；
交流电容Ca1一端连接双向开关Sa另一端，交流电容Cb1一端连接双向开关Sb另一端，交流电容Cc1一端连接双向开关Sc另一端，交流电容Ca1另一端分别连接交流电容Cb1另一端、交流电容Cc1另一端；
间接矩阵变换器中：
双向开关Sap一端、双向开关Sbp一端、双向开关Scp一端、单向开关SAp集电极、单向开关SBp集电极、单向开关SCp集电极连接在一起；
双向开关San一端、双向开关Sbn一端、双向开关Scn一端、单向开关SAn发射极、单向开关SBn发射极、单向开关SCn发射极连接在一起；
双向开关Sap另一端连接双向开关San另一端，双向开关Sbp另一端连接双向开关Sbn另一端，双向开关Scp另一端连接双向开关Scn另一端；
单向开关SAp发射极连接单向开关SAn集电极，单向开关SBp发射极连接单向开关SBn集电极，单向开关SCp发射极连接单向开关SCn集电极；
电感La2另一端、电感Lb2另一端、电感Lc2另一端分别连接双向开关Sap另一端、双向开关Sbp另一端、双向开关Scp另一端；
单向开关SAp发射极、单向开关SBp发射极、单向开关SCp发射极分别连接交流A相线、交流B相线、交流C相线。


4.基于D优化控制实现准Z源间接矩阵变换器变直流母线控制的方法，其特征在于：
对基于准Z源间接矩阵变换器的整流级和逆变级实行统一、协调控制，基于准Z源间接矩阵变换器的升压比G与准Z源网络调制比D、整流级调制比mi、逆变级调制比mo的关系如下：



H＝0.866为传统矩阵变换器升压比，
通过上式可见，G与D、mi和mo直接相关，输出电压的大小完全可以由输入电压和这三个参数决定；根据多约束优化方法，并控制功率因数推导出系统的基本运行原则为：
当G≤H时，系统按照传统间接矩阵变换器工作运行，准Z源网络仅起到滤波器作用，保持准Z源网络占空比D为零，则由式得控制模型为：



当G>H时，系统按照系统升压模式工作运行，准Z源网络起升压和滤波作用，准Z源网络占空比D大于零；因此，则G>H时的实际控制模型为：


...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭明珠，唐博进，尹立坤，毕大强，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11