[发明专利]一种低压岸电电源系统及其控制方法

权利要求书

1.一种低压岸电电源系统，其特征是，包括：网侧整流器、网侧逆变器以及测量控制模块；所述网侧整流器的输入端与电网相连，输出端并联滤波电容和网侧逆变器；所述网侧整流器包括三相电压型PWM整流器；所述网侧逆变器包括依次连接的三相电压型PWM逆变器、滤波电抗器和隔离变压器；所述测量控制模块包括依次连接的电压电流测量模块、坐标转换模块、滑模变结构控制模块、输出电压控制模块和SVPWM模块；所述电压电流测量模块的检测端与隔离变压器的输出端相连，所述SVPWM模块的输出端与三相电压型PWM逆变器相连；所述隔离变压器的输出端和船舶用电系统相连。

2.根据权利要求1所述的低压岸电电源系统，其特征是，所述滤波电容并联在滤波电抗器和隔离变压器之间。

3.一种低压岸电电源系统的控制方法，其特征是，基于权利要求1～2任一项所述的低压岸电电源系统，包括：

实时测量船侧电压量、船侧电流量、网侧电压量和网侧电流量，获得第一测量值；

基于第一测量值锁定船侧运行角度和测量得到的电压幅值，以船侧运行角度为起始角、电压幅值为网侧整流器的输出电压启动运行，并入船舶用电系统；

基于第一测量值，获取实时三相有功功率值和实时三相无功功率值，并通过坐标变换，将第一测量值从三相静止坐标系值转换为两相静止坐标系值，作为第二测量值；

将第二测量值作为滑模变结构控制模块的输入量，获得电压控制量；

将电压控制量经过限幅处理，作为SVPWM模块的输入量，获得网侧逆变器中各IGBT的控制信号。

4.根据权利要求3所述的低压岸电电源系统的控制方法，其特征是，所述船侧运行角度通过软件锁相环的方式得到，所述电压幅值通过均方根求解的方式得到。

5.根据权利要求3所述的低压岸电电源系统的控制方法，其特征是，所述通过坐标变换，将第一测量值从三相静止坐标系值转换为两相静止坐标系值，通过以下坐标变换矩阵实现：

6.根据权利要求3所述的低压岸电电源系统的控制方法，其特征是，所述将第二测量值作为滑模变结构控制模块的输入量，获得电压控制量，包括：

三相电压型PWM逆变器的电压方程为：

三相电压型PWM逆变器输出的瞬时有功功率P和无功功率Q可以表示为：

其中，u_sα为三相电压型PWM逆变器输出端电网电压的α分量，u_sβ为三相电压型PWM逆变器输出端电网电压的β分量，i_sα为三相电压型PWM逆变器输出端电网电流的α分量，i_sβ为三相电压型PWM逆变器输出端电网电流的β分量；

对式(3)求导可得：

对式(2)求导可得，电网电流的导数为：

电网瞬时电压可表示为

其中，ω_s为电网角频率；|U_s|为电网电压幅值；

由上式可得电网电压导数

定义切换函数S＝[S₁ S₂]^T，并且有

其中，P(t)为逆变器输出的瞬时有功功率，Q(t)为逆变器输出的瞬时无功功率；P_ref为有功功率的给定值，Q_ref为无功功率的给定值；P_e(t)为有功功率的瞬时误差，Q_e(t)为无功功率的瞬时误差；

S₁＝0和S₂＝0表示瞬时有功和无功功率精确跟踪功率给定值,即系统沿滑模面运动，此时有：

综合式(4)(5)(7)(8)，可得

式中，F,D为带入公式计算得到的符号：

基于采用指数趋近率设计的SMVC控制器，综合以上各公式可得

其中，sat(S1)和sat(S2)为饱和函数；K11,K21和K12,K22均为正的控制参数；即得到V_c＝[V_cα V_cβ]^T。

7.根据权利要求3所述的低压岸电电源系统的控制方法，其特征是，所述将电压控制量经过限幅处理，作为SVPWM模块的输入量，获得网侧逆变器中各IGBT的控制信号。