面向岸电的双频制电源设计及自动并网控制方法研究

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近些年,世界的航运贸易正在蓬勃的发展,我国各大港口的贸易货物吞吐量排在世界的前列。船舶在靠港期间燃油发电机必须持续供电,保证船舶用电设备的正常工作,但是燃油发电机燃油利用率低,产生的过量电能不能存储,燃烧产生的污染物也对港口城市造成巨大环境污染。船舶岸电技术使得船舶靠港期间从码头获得电网电力,从而关闭自身发电机,有效解决了靠港船舶的环境和噪声污染问题。我国船舶岸电技术仍在试点探索阶段,针对我国船舶岸电系统对用电船舶电制有限制、岸电电源容量小、接线繁琐、电源切换速度慢等问题,本文做了如下研究:  第一,在小型化设计原则的指导下,设计了一种集中式高压岸电电源系统。所设计的电源系统具有空间需求小、集成度高、成本低、稳定性好等特点。解决了传统岸电电源的容量不足、效率低下、空间需求大的问题。  第二,针对传统船舶岸电电源只能提供50Hz电制交流电,容量不足等问题,提出了基于H桥的级联型多电平逆变器岸电电源系统和载波相移调制策略。解决了逆变器输出电压低、容量小、谐波性能低的问题。运用Matlab2013a/Simulink软件,对H桥级联型逆变器和载波相移SPWM调制策略进行了软件的仿真,通过对输出电压进行谐波分析,证明了把载波相移策略和H桥级联型逆变器应用于船舶岸电系统的合理性和可行性,总结出载波相移策略和级联型逆变器结合使用的相关原则和注意事项。  第三,针对船舶接用岸电耗时较长、需要断电等问题,提出了基于离散傅里叶变换的自动并网技术。通过离散傅里叶变换的参数测量方法,对电源的相角、频率等必要参数进行测量,完成并网点tq1的捕捉,实现了船舶电源和岸电电源之间的无缝切换。  第四,根据船舶岸电系统的特殊性及其功能需求,对船舶岸电自动并网系统进行软件流程设计和硬件设计,硬件部分包括交流变换电路、相序鉴别电路、频率测量电路、相位测量电路等。最后基于H桥级联型高压逆变器对船舶岸电电源系统进行软件流程设计,实现船舶岸电系统的高压、低压同时供电和50Hz/60Hz双频供电,可以满足所有用靠港船舶的供电需求。
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