一種基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的可逆變流岸電控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的可逆變流岸電控制方法，采用虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略，引入發(fā)電機(jī)的二階機(jī)電暫態(tài)模型，通過合理利用模型中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，使得逆變器具有與柴油發(fā)電機(jī)相似的電氣和機(jī)械特性；構(gòu)建實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)下垂特性的功頻控制器模塊和勵(lì)磁控制器控制策略對(duì)虛擬同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制；計(jì)算得到虛擬同步發(fā)電機(jī)的端電壓作為合成調(diào)制波給入逆變器的空間矢量脈沖調(diào)制算法，經(jīng)過調(diào)制輸出具有與同步發(fā)電機(jī)相似的電氣和機(jī)械特性并網(wǎng)電壓，接入船舶有限電網(wǎng)。本發(fā)明的方法可平滑岸上電網(wǎng)的輸出功率，能維持整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
【專利說明】-種基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的可逆變流岸電控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及岸電控制領(lǐng)域，特別是一種基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的可逆變流岸電控 制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 采用陸地電源對(duì)靠港船舶供電的方式稱為"岸電技術(shù)"，是船舶泊靠碼頭時(shí)，停止 所有的船舶柴油機(jī)電站運(yùn)轉(zhuǎn)，將船舶用電改由岸電電站提供，以達(dá)到降低港區(qū)污染廢氣的 排放量。2006年，歐盟提出并通過了在歐盟范圍內(nèi)各個(gè)海港碼頭停泊船舶要使用岸電供電 的法案2006/339/EC，建議成員國(guó)提出對(duì)使用岸電的優(yōu)惠政策，并一起制訂岸電電站國(guó)際標(biāo) 準(zhǔn)，相互之間應(yīng)就海港岸電供電交流經(jīng)驗(yàn)，大力推廣使用岸電。為了加強(qiáng)港口行業(yè)節(jié)能減 排，我國(guó)交通運(yùn)輸部明確提出在"十二五"末，全國(guó)海港碼頭中一半以上超萬噸級(jí)泊位要提 供岸電，推廣靠港船舶使用岸電是各大港口節(jié)能減排重點(diǎn)工作之一。多年來，國(guó)內(nèi)外很多學(xué) 者試圖采用先進(jìn)的"岸電電站裝備"來徹底解決這個(gè)問題，但是如何提供穩(wěn)定可靠的兆瓦級(jí) 海港岸電電站裝備一直是供電領(lǐng)域的一項(xiàng)重大技術(shù)難題和前沿技術(shù)。
[0003] 我國(guó)港口碼頭提供的電網(wǎng)為380V/50HZ。船舶電網(wǎng)主流采用440V，頻率為60Hz，通 過電纜把電能從船舶電站經(jīng)由中間變配電環(huán)節(jié)供給所有用電設(shè)備。絕大部分船舶靠港停駛 期間用電功率小于3MVA。岸上電網(wǎng)給船舶供電兆瓦級(jí)可逆變流岸電裝備逆變側(cè)輸出電壓必 須解決恒壓恒頻的問題。要求岸電電站使用時(shí)對(duì)電網(wǎng)無污染，無需加裝無功補(bǔ)償設(shè)備。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于虛擬同步發(fā)電 機(jī)的可逆變流岸電控制方法，平滑岸上電網(wǎng)的輸出功率，根據(jù)負(fù)荷變化調(diào)整自身輸出以維 持系統(tǒng)功率平衡，電壓頻率穩(wěn)定，維持整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的 可逆變流岸電控制方法，適用于岸電供電裝置，所述岸電供電裝置包括η個(gè)并聯(lián)的雙PWM變 換可逆變流模塊；所述雙PWM變換可逆變流模塊包括全控三相半橋AC/DC模塊和全控三相 半橋DC/AC模塊，所述全控三相半橋AC/DC模塊與所述全控三相半橋DC/AC模塊串聯(lián)；所述 η個(gè)雙PWM變換可逆變流模塊的η個(gè)全控三相半橋AC/DC模塊分別通過輸入濾波電感接入 交流電源；所述η個(gè)雙PWM變換可逆變流模塊的η個(gè)全控三相半橋DC/AC模塊分別通過輸 出濾波電感與并/離網(wǎng)濾波模塊連接；所述并/離網(wǎng)濾波模塊與船舶電網(wǎng)連接；該方法包 括以下步驟：
[0006] 1)雙PWM變換可逆變流模塊輸入端接入380V/50HZ三相交流電源，全控三相半橋 AC/DC模塊將交流電轉(zhuǎn)換為直流電；
[0007] 2)構(gòu)建虛擬同步發(fā)電機(jī)的二階機(jī)電暫態(tài)模型：
[0008]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的可逆變流岸電控制方法，適用于岸電供電裝置，所述岸 電供電裝置包括η個(gè)并聯(lián)的雙PWM變換可逆變流模塊；所述雙PWM變換可逆變流模塊包括 全控三相半橋AC/DC模塊和全控三相半橋DC/AC模塊，所述全控三相半橋AC/DC模塊與所 述全控三相半橋DC/AC模塊串聯(lián)；所述η個(gè)雙PWM變換可逆變流模塊的η個(gè)全控三相半橋 AC/DC模塊分別通過輸入濾波電感接入交流電源；所述η個(gè)雙PWM變換可逆變流模塊的η個(gè) 全控三相半橋DC/AC模塊分別通過輸出濾波電感與并/離網(wǎng)濾波模塊連接；所述并/離網(wǎng) 濾波模塊與船舶電網(wǎng)連接；其特征在于，該方法包括以下步驟： 1) 雙PWM變換可逆變流模塊輸入端接入380V/50HZ三相交流電源，全控三相半橋AC/ DC模塊將交流電轉(zhuǎn)換為直流電； 2) 構(gòu)建虛擬同步發(fā)電機(jī)的二階機(jī)電暫態(tài)模型：
其中，J為虛擬同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Ω為虛擬同步發(fā)電機(jī)的機(jī)械角速度，Μτ為虛擬 同步發(fā)電機(jī)的機(jī)械轉(zhuǎn)矩，]^為虛擬同步發(fā)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，表為虛擬同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電 動(dòng)勢(shì)，為虛擬同步發(fā)電機(jī)的電樞端電壓，/為虛擬同步發(fā)電機(jī)的電樞電流，Ra為虛擬同步 發(fā)電機(jī)的電樞電阻，Xs為虛擬同步發(fā)電機(jī)的同步電抗；Xs = wL，w為雙PWM變換可逆變流模 塊的輸出額定頻率，L為輸出濾波電感值；調(diào)整二階機(jī)電暫態(tài)模型中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J，使得雙 PWM變換可逆變流模塊具有與柴油發(fā)電機(jī)相似的電氣特性和機(jī)械特性； 3) 構(gòu)建實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)下垂特性的虛擬功頻控制器模塊對(duì)上述虛擬同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制，維 持虛擬同步發(fā)電機(jī)穩(wěn)定；構(gòu)建虛擬勵(lì)磁控制器對(duì)上述虛擬同步發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制，使虛擬同 步發(fā)電機(jī)維持正常運(yùn)行的電壓水平； 4) 將虛擬同步發(fā)電機(jī)的電樞端電壓&作為SVPWM調(diào)制波的輸入，輸出脈沖控制雙PWM 變換可逆變流模塊的開關(guān)器件，從而使雙PWM變換可逆變流模塊輸出具有與同步發(fā)電機(jī)相 似電氣特性和機(jī)械特性的電壓，接入船舶電網(wǎng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的可逆變流岸電控制方法，其特征在 于，所述步驟2)中，虛擬同步發(fā)電機(jī)的電樞電流/的獲取方法為：采樣船舶電網(wǎng)側(cè)電流ila、 ilb和ilc，利用Clark變換計(jì)算出船舶電網(wǎng)側(cè)電流α β分量Χα、Xg，然后利用Park變換 計(jì)算Χα、X e的d q分量xd，xq，解稱xd，xq后，對(duì)解稱后的x d，xq進(jìn)行低通濾波處理，然后對(duì) 低通濾波處理后的xd，x<j進(jìn)行反Park變換，輸出y a、，ye ;ya、，ye經(jīng)過反Clark變換輸出 基波電流ilao, ilbo, ilco ;貝丨J
【文檔編號(hào)】H02J3/26GK104158181SQ201410399988
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】畢大強(qiáng), 戴瑜興, 郜克存, 鄭崇偉, 周穩(wěn) 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 溫州大學(xué)