一种基于虚拟同步发电机的可逆变流岸电控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于虚拟同步发电机的可逆变流岸电控制方法，采用虚拟同步发电机控制策略，引入发电机的二阶机电暂态模型，通过合理利用模型中转动惯量J，使得逆变器具有与柴油发电机相似的电气和机械特性；构建实现系统下垂特性的功频控制器模块和励磁控制器控制策略对虚拟同步发电机进行控制；计算得到虚拟同步发电机的端电压作为合成调制波给入逆变器的空间矢量脉冲调制算法，经过调制输出具有与同步发电机相似的电气和机械特性并网电压，接入船舶有限电网。本发明的方法可平滑岸上电网的输出功率，能维持整个系统的稳定性。
【专利说明】-种基于虚拟同步发电机的可逆变流岸电控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及岸电控制领域，特别是一种基于虚拟同步发电机的可逆变流岸电控 制方法。
【背景技术】
[0002] 采用陆地电源对靠港船舶供电的方式称为"岸电技术"，是船舶泊靠码头时，停止 所有的船舶柴油机电站运转，将船舶用电改由岸电电站提供，以达到降低港区污染废气的 排放量。2006年，欧盟提出并通过了在欧盟范围内各个海港码头停泊船舶要使用岸电供电 的法案2006/339/EC，建议成员国提出对使用岸电的优惠政策，并一起制订岸电电站国际标 准，相互之间应就海港岸电供电交流经验，大力推广使用岸电。为了加强港口行业节能减 排，我国交通运输部明确提出在"十二五"末，全国海港码头中一半以上超万吨级泊位要提 供岸电，推广靠港船舶使用岸电是各大港口节能减排重点工作之一。多年来，国内外很多学 者试图采用先进的"岸电电站装备"来彻底解决这个问题，但是如何提供稳定可靠的兆瓦级 海港岸电电站装备一直是供电领域的一项重大技术难题和前沿技术。
[0003] 我国港口码头提供的电网为380V/50HZ。船舶电网主流采用440V，频率为60Hz，通 过电缆把电能从船舶电站经由中间变配电环节供给所有用电设备。绝大部分船舶靠港停驶 期间用电功率小于3MVA。岸上电网给船舶供电兆瓦级可逆变流岸电装备逆变侧输出电压必 须解决恒压恒频的问题。要求岸电电站使用时对电网无污染，无需加装无功补偿设备。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种基于虚拟同步发电 机的可逆变流岸电控制方法，平滑岸上电网的输出功率，根据负荷变化调整自身输出以维 持系统功率平衡，电压频率稳定，维持整个系统的稳定性。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种基于虚拟同步发电机的 可逆变流岸电控制方法，适用于岸电供电装置，所述岸电供电装置包括η个并联的双PWM变 换可逆变流模块；所述双PWM变换可逆变流模块包括全控三相半桥AC/DC模块和全控三相 半桥DC/AC模块，所述全控三相半桥AC/DC模块与所述全控三相半桥DC/AC模块串联；所述 η个双PWM变换可逆变流模块的η个全控三相半桥AC/DC模块分别通过输入滤波电感接入 交流电源；所述η个双PWM变换可逆变流模块的η个全控三相半桥DC/AC模块分别通过输 出滤波电感与并/离网滤波模块连接；所述并/离网滤波模块与船舶电网连接；该方法包 括以下步骤：
[0006] 1)双PWM变换可逆变流模块输入端接入380V/50HZ三相交流电源，全控三相半桥 AC/DC模块将交流电转换为直流电；
[0007] 2)构建虚拟同步发电机的二阶机电暂态模型：
[0008]
【权利要求】
1. 一种基于虚拟同步发电机的可逆变流岸电控制方法，适用于岸电供电装置，所述岸 电供电装置包括η个并联的双PWM变换可逆变流模块；所述双PWM变换可逆变流模块包括 全控三相半桥AC/DC模块和全控三相半桥DC/AC模块，所述全控三相半桥AC/DC模块与所 述全控三相半桥DC/AC模块串联；所述η个双PWM变换可逆变流模块的η个全控三相半桥 AC/DC模块分别通过输入滤波电感接入交流电源；所述η个双PWM变换可逆变流模块的η个 全控三相半桥DC/AC模块分别通过输出滤波电感与并/离网滤波模块连接；所述并/离网 滤波模块与船舶电网连接；其特征在于，该方法包括以下步骤： 1) 双PWM变换可逆变流模块输入端接入380V/50HZ三相交流电源，全控三相半桥AC/ DC模块将交流电转换为直流电； 2) 构建虚拟同步发电机的二阶机电暂态模型：
其中，J为虚拟同步发电机的转动惯量，Ω为虚拟同步发电机的机械角速度，Μτ为虚拟 同步发电机的机械转矩，]^为虚拟同步发电机的电磁转矩，表为虚拟同步发电机的励磁电 动势，为虚拟同步发电机的电枢端电压，/为虚拟同步发电机的电枢电流，Ra为虚拟同步 发电机的电枢电阻，Xs为虚拟同步发电机的同步电抗；Xs = wL，w为双PWM变换可逆变流模 块的输出额定频率，L为输出滤波电感值；调整二阶机电暂态模型中的转动惯量J，使得双 PWM变换可逆变流模块具有与柴油发电机相似的电气特性和机械特性； 3) 构建实现系统下垂特性的虚拟功频控制器模块对上述虚拟同步发电机进行控制，维 持虚拟同步发电机稳定；构建虚拟励磁控制器对上述虚拟同步发电机进行控制，使虚拟同 步发电机维持正常运行的电压水平； 4) 将虚拟同步发电机的电枢端电压&作为SVPWM调制波的输入，输出脉冲控制双PWM 变换可逆变流模块的开关器件，从而使双PWM变换可逆变流模块输出具有与同步发电机相 似电气特性和机械特性的电压，接入船舶电网。
2. 根据权利要求1所述的基于虚拟同步发电机的可逆变流岸电控制方法，其特征在 于，所述步骤2)中，虚拟同步发电机的电枢电流/的获取方法为：采样船舶电网侧电流ila、 ilb和ilc，利用Clark变换计算出船舶电网侧电流α β分量Χα、Xg，然后利用Park变换 计算Χα、X e的d q分量xd，xq，解稱xd，xq后，对解稱后的x d，xq进行低通滤波处理，然后对 低通滤波处理后的xd，x<j进行反Park变换，输出y a、，ye ;ya、，ye经过反Clark变换输出 基波电流ilao, ilbo, ilco ;贝丨J
【文档编号】H02J3/26GK104158181SQ201410399988
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月14日 优先权日:2014年8月14日
【发明者】毕大强, 戴瑜兴, 郜克存, 郑崇伟, 周稳 申请人:清华大学, 温州大学