[发明专利]基于虚拟同步发电机技术的船舶岸电电源控制系统有效

专利信息
申请号: 201811293176.5 申请日: 2018-11-01
公开(公告)号: CN109301843B 公开(公告)日: 2020-11-27
发明(设计)人: 赖单宏;黎洪光;陈文炜;郑欣;彭灵利;王劲锋;张新民;梁立峰;唐成;林亚培;李英锋;刘晓阳;于博文;黄文焘;吴攀 申请(专利权)人: 广州供电局有限公司
主分类号: H02J3/24 分类号: H02J3/24
代理公司: 上海交达专利事务所 31201 代理人: 王毓理;王锡麟
地址: 510620 广*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 基于 虚拟 同步 发电机 技术 船舶 电源 控制系统
【说明书】:

一种基于虚拟同步发电机技术的船舶岸电电源控制系统,包括:依次相连的能量管理层、VSG控制层和电压电流控制层,其中:能量管理层接收中央管理器的功率指令对全系统进行调节,VSG控制层通过接收中央控制器发来的有功功率及无功功率设定参考值Pref和Qref,计算形成机端参考电压幅值E及相位角δ,并经过三相正弦发生器最终得到三相电压幅值参考值U*指令,电压电流控制层跟踪VSG控制层并采样岸电电源输出情况反馈以改善控制性能。本发明能够平抑电源切换与船舶负荷波动对岸电电源的冲击,且可调度性良好,使岸电电源成为适应能力强的电网友好型电源,具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及的是一种电网智能控制领域的技术,具体是一种基于虚拟同步发电机技术的船舶岸电电源控制系统。

背景技术

现今国外船舶电网频率大多为60Hz而我国港口电网频率为50Hz,因此需要研究适合我国电制的岸电变频技术,将我国港口电网交流电变换成适合于外国船舶60Hz交流电,同时实现50Hz/60Hz双频供电。采用传统逆变控制方式的变频岸电电源,因其输出特性和调节操作与传统柴油发电机组的差异,并入船舶电网时将带来冲击。因此,为使电力电子逆变式岸电电源在功能上模拟发电机外特性,降低岸电电源并入船舶电网时对船舶电网的冲击,同时有效实现负荷的转移,逆变环节控制策略一般采用下垂控制策略。下垂控制虽然在离网运行时能取得良好的效果,但当船舶负载并网至岸电电源时,则可能会对岸电电源系统,尤其是对变频器产生不良冲击;此外,船舶上的电机负载、大型泵组在启停时,会对船舶电网造成冲击,由于下垂控制的岸电电源惯性较小,该类负荷突变容易引起电网振荡。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足,提出一种基于虚拟同步发电机技术的船舶岸电电源控制系统,通过虚拟惯量常数的引入,使得岸电电源具有与柴油发电机相似的电气和机械外特性,即电源输出拥有较大惯性,在电网波动时仍能输出较为稳定的电压及频率,以达到更好的供电效果。该方法解决固定、高惯量常数带来的响应迟缓、动态响应性能差等问题,根据频率偏差幅度协调平衡稳定性与动态特性间的矛盾。考虑到无功调节特性,控制加入延时模块以更好模拟实际同步发电机电压变化过程。在此控制策略下的岸电电源能够平抑电源切换与船舶负荷波动对岸电电源的冲击,且可调度性良好,使岸电电源成为适应能力强的电网友好型电源,具有广泛的应用前景。

本发明是通过以下技术方案实现的:

本发明包括:依次相连的能量管理层、VSG控制层和电压电流控制层,其中:能量管理层接收中央管理器的功率指令对全系统进行调节,VSG控制层通过接收中央控制器发来的有功功率及无功功率设定参考值Pref和Qref,计算形成机端参考电压幅值E及相位角δ,并经过三相正弦发生器最终得到三相电压幅值参考值U*指令,电压电流控制层跟踪VSG控制层并采样岸电电源输出情况反馈以改善控制性能。

所述的VSG控制层包括有功-频率模块、无功-电压控制模块和三相发生器模块以实现对电压、功率、频率的控制。

技术效果

与现有技术相比,本发明通过层间划分可以使控制更加高效。虚拟同步发电机控制算法层中采用虚拟的惯量常数来模拟同步发电机中的转动惯量,控制转子运动所存储的动能,增加岸电电源惯量的调节尺度。该控制方法为岸电电源带来高惯性,使得虚拟同步发电机输出不会有较大的突变,在电网波动时仍能输出较为稳定的电压及频率,具备良好的控制效果。该控制方法能够缩短岸电电源在遭遇冲击后的震荡时间,降低震荡幅度,平抑扰动对岸电电源逆变器的冲击,使得岸电电源得以稳定输出,成为适应能力强的电网友好型电源。

附图说明

图1为岸电电源变频系统模型示意图;

图2为岸电电源变频器电路原理图;

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