[发明专利]一种基于SVG的钻井平台柴油发电系统稳压稳频装置及方法

说明书

本发明提出的一种基于SVG的钻井平台柴油发电系统稳压稳频装置，所述稳压稳频装置的功率模块包括H桥电路和与其并联的直流侧电容C，还包括并联在H桥电路两端的有功功率调节电路，所述的有功功率调节电路包括全控型开关器件VT5和与其串联的电阻Rb。通过调节全控型开关器件VT5输入脉宽变化的PWM波对Rb消耗的有功功率进行调整；SVG通过对有功支路与无功支路的独立控制，使SVG调节电网无功的同时，在负载有功突变情况下保证电网有功功率按可设惯性环节平滑变化，从而稳定电网电压与频率，确保孤岛运行发电机稳定运行。

技术领域

本发明涉及无功补偿技术领域，特别涉及一种基于SVG的钻井平台柴油发电系统稳压稳频装置及方法。

背景技术

目前海上钻井平台的配电网属于孤岛运行的微电网，通常由多台柴油发电机并联供电，并不像陆地设备有多路备用供电。为保证钻井安全，主柴油机负荷率在50％左右，柴油发电机组负荷率在60％左右，均处于低效区，主柴油机有大量的冗余功率，存在燃油费和维护费用高而工作效率低的现象。

海上钻井平台系统的主要负荷包括绞车、转盘、泥浆泵、顶驱等设备，采用直流调速系统，导致现场会频繁出现负载突然变化的工况，产生大幅度的电流冲击，而柴油发电系统不能迅速调整输出有功功率，导致发电机的输出电压大幅波动，频率发生偏差及波形畸变等现象。而频繁波动的频率和电压会导致转盘变频器跳闸、辅助系统保护性停止，甚至电机、生活电器和测井仪器烧坏，造成巨大经济损失。

针对海上钻井平台柴油发电系统的电能质量问题，决定研究基于SVG的钻井平台柴油发电系统稳压稳频装置，SVG通过有功环路与无功环路实现有功功率与无功功率的独立控制，使SVG调节电网无功的同时，在负载有功突变情况下保证电网有功功率按可设惯性环节平滑变化，从而稳定电网电压与频率，确保孤岛运行发电机稳定运行。

发明内容

为了解决背景技术提出的问题，本发明提出的一种基于SVG的钻井平台柴油发电系统稳压稳频装置及方法，SVG通过对有功支路与无功支路的独立控制，使SVG调节电网无功的同时，在负载有功突变情况下保证电网有功功率按可设惯性环节平滑变化，从而稳定电网电压与频率，确保孤岛运行发电机稳定运行。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种基于SVG的钻井平台柴油发电系统稳压稳频装置，所述稳压稳频装置的功率模块包括H桥电路和与其并联的直流侧电容C，还包括并联在H桥电路两端的有功功率调节电路，所述的有功功率调节电路包括全控型开关器件VT5和与其串联的电阻Rb。

进一步地，所述的全控型开关器件VT5的两端还并联有第一反向二极管。

进一步地，所述的电阻Rb的两端还并联有第二反向二极管。

进一步地，所述的全控型开关器件VT5为IGBT。

所述的基于SVG的钻井平台柴油发电系统稳压稳频装置的控制方法，通过调节全控型开关器件VT5输入脉宽变化的PWM波对Rb消耗的有功功率进行调整；输入占空比为D(0≤D≤1)的PWM波时，单个功率单元Rb上消耗的有功功率Pm计算如式1所示：

整个SVG系统消耗的有功功率Ps计算如式2所示：

式中变量含义如下：

V_DC：直流侧电压值；

D：VT5开关管导通占空比；

N：SVG每相串联级数；

R_b：功率单元泄放电阻Rb的阻值；

通过控制VT5开关管导通占空比D对SVG稳压稳频装置消耗有功功率进行连续等比例调节。