[發(fā)明專利]岸電電源平滑并入船舶電網(wǎng)的同步控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710738595.4
• 申請(qǐng)日: 2017-08-24
• 公開（公告）號(hào): CN107332283B
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許勝;趙劍鋒;曹武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 泰州學(xué)院
• 主分類號(hào): H02J3/40
• 分類號(hào): H02J3/40
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 文雯

本發(fā)明提供一種岸電電源平滑并入船舶電網(wǎng)的同步控制方法，通過同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系SRF與岸電電源并網(wǎng)電壓相位θ_o同步；通過控制船舶電網(wǎng)電壓u_g和岸電電源并網(wǎng)電壓u_o在SRF上q軸的電壓偏差Δu_q為零來實(shí)現(xiàn)電壓相位同步控制；通過控制u_g和u_o在SRF上d軸的電壓偏差Δu_d為零來實(shí)現(xiàn)電壓幅值同步控制；該方法無需改變并網(wǎng)前后岸電電源的控制策略，即可實(shí)現(xiàn)電壓相位、頻率、幅值以及功率的平滑過渡。相對(duì)于傳統(tǒng)相位同步控制方法，該方法節(jié)約了船舶電網(wǎng)電壓鎖相環(huán)，控制算法簡單，占用控制資源較少；同時(shí)，采取的相位直接調(diào)節(jié)方法避免了對(duì)P?f下垂控制的影響。并且，電壓幅值和相位同步控制存在于同一個(gè)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上，控制算法統(tǒng)一，便于實(shí)施。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種岸電電源平滑并入船舶電網(wǎng)的同步控制方法。

背景技術(shù)

近年來，船舶靠港期間產(chǎn)生的嚴(yán)重環(huán)境污染及其帶來的眾多社會(huì)問題已經(jīng)引起了國際相關(guān)組織的廣泛關(guān)注和重視。使用岸電電源代替船舶柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)能夠有效減少港區(qū)有害氣體的排放，提高能源使用效率，對(duì)于節(jié)能減排、綠色經(jīng)濟(jì)和環(huán)境治理有著深遠(yuǎn)的意義。

當(dāng)岸電電源并入船舶電網(wǎng)時(shí)，首先需要判斷岸電電源是否滿足并入船舶電網(wǎng)的條件，即岸電電源與船舶電網(wǎng)的電壓相位和幅值偏差是否在可接受的范圍之內(nèi)。當(dāng)滿足條件時(shí)，岸電電源執(zhí)行并網(wǎng)操作；否則，當(dāng)并網(wǎng)條件不滿足，則對(duì)需要對(duì)并入船舶電網(wǎng)的岸電電源進(jìn)行電壓相位(頻率)和幅值的同步控制，消除并網(wǎng)暫態(tài)沖擊，實(shí)現(xiàn)平滑過渡，以達(dá)到岸電電源友好并網(wǎng)的目的。

傳統(tǒng)電壓相位同步控制方法通常采集電網(wǎng)和電源電壓相位，通過控制二者相位差為零，實(shí)現(xiàn)電壓相位(頻率)的同步控制；傳統(tǒng)電壓幅值同步控制方法通過采集電網(wǎng)和電源電壓幅值，通過控制二者幅值差為零，實(shí)現(xiàn)電壓幅值的同步控制。上述電壓同步控制方法存在的主要問題是：第一，存在電壓相位和幅值兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的控制算法，沒有統(tǒng)一控制算法；第二，相位同步控制方法需要設(shè)置兩個(gè)電壓相位鎖相環(huán)，即電網(wǎng)電壓鎖相環(huán)和電源電壓鎖相環(huán)，控制算法復(fù)雜，占用較多控制資源。

傳統(tǒng)相位同步控制方法中，相位(頻率)同步控制采用比較分析法，首先分析兩種常見的相位同步控制方法，如圖1所示。圖1中，θ_o、θ_g分別為岸電電源并網(wǎng)電壓u_o和船舶電網(wǎng)電壓u_g的相位角；u_q、u_gq分別為u_o和u_g在SRF上q軸分量；k_θp、k_θ分為相位同步控制器的比例和積分系數(shù)。

傳統(tǒng)相位同步控制參照?qǐng)D1，將兩種常見的相位同步控制方法分別稱為頻率調(diào)節(jié)法或相位調(diào)節(jié)法，分別對(duì)應(yīng)控制線路①和②。其中，頻率調(diào)節(jié)法首先獲取θ_g與θ_o的相位差Δθ，經(jīng)過PI控制器輸出頻率補(bǔ)償量ω_c，然后通過ω_c實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)P-f控制器的輸出頻率ω，實(shí)現(xiàn)相位和頻率同步；相位調(diào)節(jié)法的PI控制器輸出相位補(bǔ)償量θ_c，然后通過θ_c直接調(diào)節(jié)θ，實(shí)現(xiàn)相位和頻率同步。

當(dāng)采用頻率調(diào)節(jié)法時(shí)，忽略相位指令θ_r和θ_o之間的微小偏差δ，可獲得相位反饋控制系統(tǒng)閉環(huán)傳遞函數(shù)G_θ(s)：

根據(jù)式(1)，可獲得該二階系統(tǒng)的特征方程：

式中：自然頻率阻尼系數(shù)