船舶岸電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種船舶岸電系統(tǒng)。該船舶岸電系統(tǒng)包括：變壓變頻裝置，與電網(wǎng)連接，用于從所述電網(wǎng)接收電網(wǎng)供電系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓，對所述電網(wǎng)電壓進(jìn)行變壓和/或變頻，在所述變壓變頻裝置與船舶連接的情況下，該變壓變頻裝置將變壓和/或變頻后的轉(zhuǎn)換電壓供給至所述船舶；以及逆功率保護(hù)裝置，與所述變壓變頻裝置和所述船舶分別連接，用于從所述變壓變頻裝置接收所述轉(zhuǎn)換電壓，從所述船舶接收船舶供電系統(tǒng)的船舶電壓，并調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置的輸出或者所述船舶供電系統(tǒng)的輸出。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的船舶岸電系統(tǒng)能夠有效地防止兩個(gè)供電系統(tǒng)在并網(wǎng)運(yùn)行過程中發(fā)生逆功率現(xiàn)象，從而避免了由于產(chǎn)生逆功率而造成的危害。
【專利說明】
船舶用電系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶岸電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，在港口?？看a頭的船舶必須一天24小時(shí)采用船舶輔機(jī)發(fā)電，以滿足船舶用電的需求。然而，輔機(jī)在工作中燃燒大量的油料，排出大量的廢氣，并且24小時(shí)不間斷地產(chǎn)生噪聲污染。為了解決這一問題，可采用將船舶接入港口電網(wǎng)的方式，利用岸上電力系統(tǒng)(一般為電網(wǎng)供電系統(tǒng))向停靠碼頭的船舶供電。如圖1所示，通過變壓變頻裝置10將電網(wǎng)側(cè)(1kV)的電壓進(jìn)行變壓和/或變頻處理，并將變壓和/或變頻處理后的電壓(6.6kV)供給至船舶，以為船舶側(cè)的負(fù)載(船用負(fù)載11和船用負(fù)載12等)供電。
[0003]為了保證船舶側(cè)的負(fù)載不發(fā)生短時(shí)停電，在需要利用岸上電力系統(tǒng)對船舶側(cè)的負(fù)載供電的情況下，需要先將岸上電力系統(tǒng)接入船舶側(cè)的供電母線13，然后再將船用柴油發(fā)電機(jī)組14與該供電母線13斷開;在不再需要利用岸上電力系統(tǒng)對船舶側(cè)的負(fù)載供電的情況下，需要先將船用柴油發(fā)電機(jī)組14接入船舶側(cè)的供電母線13，然后再將岸上電力系統(tǒng)與該供電母線13斷開。因此，存在岸上電力系統(tǒng)和船舶供電系統(tǒng)同時(shí)接入船舶的供電母線的并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)刻。
[0004]在進(jìn)行并網(wǎng)過程中，通常為了縮短并網(wǎng)所花費(fèi)的時(shí)間，在檢測到兩個(gè)系統(tǒng)的頻率、電壓和相角大致相同時(shí)，則認(rèn)為可以進(jìn)行并網(wǎng)。因此，在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)刻，兩個(gè)系統(tǒng)的頻率、電壓和相角實(shí)際上可能存在一定的小差別，導(dǎo)致在兩個(gè)系統(tǒng)并網(wǎng)瞬間可能產(chǎn)生逆功率，從而可能會影響船用柴油發(fā)電機(jī)組14的正常運(yùn)行，縮短其使用壽命，并且還可能會使連接在電網(wǎng)側(cè)和船舶側(cè)之間的變壓變頻裝置10發(fā)熱，從而引起作為其關(guān)鍵元器件的絕緣柵雙極型晶體管(英文:Insulated Gate Bipolar Transistor，縮寫:IGBT)的熱擊穿。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]技術(shù)問題
[0006]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，如何在船舶供電系統(tǒng)和岸上電力系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行過程中，有效地防止逆功率產(chǎn)生。
[0007]解決方案
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種船舶岸電系統(tǒng)，包括:變壓變頻裝置，與電網(wǎng)連接，用于從所述電網(wǎng)接收電網(wǎng)供電系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓，對所述電網(wǎng)電壓進(jìn)行變壓和/或變頻，在所述變壓變頻裝置與船舶連接的情況下，該變壓變頻裝置將變壓和/或變頻后的轉(zhuǎn)換電壓供給至所述船舶；以及逆功率保護(hù)裝置，與所述變壓變頻裝置和所述船舶分別連接，用于從所述變壓變頻裝置接收所述轉(zhuǎn)換電壓，從所述船舶接收船舶供電系統(tǒng)的船舶電壓，并調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置的輸出或者所述船舶供電系統(tǒng)的輸出。
[0009]對于上述船舶岸電系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述逆功率保護(hù)裝置包括:采樣模塊，與所述變壓變頻裝置和所述船舶分別連接，用于采集所述轉(zhuǎn)換電壓和所述船舶電壓;信號處理模塊，與所述采樣模塊連接，用于從所述采樣模塊接收所述轉(zhuǎn)換電壓和所述船舶電壓，并確定所述變壓變頻裝置輸出的轉(zhuǎn)換頻率、以及所述船舶供電系統(tǒng)的船舶頻率；以及控制模塊，與所述信號處理模塊連接，用于從所述信號處理模塊接收所述轉(zhuǎn)換電壓、所述船舶電壓、所述轉(zhuǎn)換頻率和所述船舶頻率，比較所述轉(zhuǎn)換電壓和所述船舶電壓、以及所述轉(zhuǎn)換頻率和所述船舶頻率，并根據(jù)比較結(jié)果來發(fā)送用于調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置的輸出的第一調(diào)節(jié)信號或者用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的輸出的第二調(diào)節(jié)信號。
[0010]對于上述船舶岸電系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述逆功率保護(hù)裝置還包括:第一調(diào)節(jié)模塊，與所述控制模塊和所述變壓變頻裝置分別連接，用于從所述控制模塊接收所述第一調(diào)節(jié)信號，并對所述變壓變頻裝置的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到所述變壓變頻裝置輸出的轉(zhuǎn)換頻率與所述船舶頻率之間的差值、以及所述變壓變頻裝置輸出的轉(zhuǎn)換電壓與所述船舶電壓之間的差值在預(yù)定范圍內(nèi)。
[0011]對于上述船舶岸電系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在所述比較結(jié)果為所述船舶頻率大于所述轉(zhuǎn)換頻率的情況下，所述控制模塊判斷為所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)產(chǎn)生有功逆功率，所述第一調(diào)節(jié)信號具體用于調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置的頻率輸出，以使得所述轉(zhuǎn)換頻率增加預(yù)定大小;在所述比較結(jié)果為所述船舶電壓大于所述轉(zhuǎn)換電壓的情況下，所述控制模塊判斷為所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)產(chǎn)生無功逆功率，所述第一調(diào)節(jié)信號具體用于調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置的電壓輸出，以使得所述轉(zhuǎn)換電壓增加預(yù)定大小。
[0012]對于上述船舶岸電系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述逆功率保護(hù)裝置還包括:第二調(diào)節(jié)模塊，配置于所述船舶供電系統(tǒng)，并與所述控制模塊連接，用于從所述控制模塊接收所述第二調(diào)節(jié)信號，并對所述船舶供電系統(tǒng)的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中，所述第二調(diào)節(jié)模塊包括:速度調(diào)節(jié)器，用于通過調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的頻率輸出，直到所述船舶供電系統(tǒng)的船舶頻率與所述轉(zhuǎn)換頻率之間的差值在預(yù)定范圍內(nèi)；以及電壓調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的電壓輸出，直到所述船舶供電系統(tǒng)的船舶電壓與所述轉(zhuǎn)換電壓之間的差值在預(yù)定范圍內(nèi)。
[0013]對于上述船舶岸電系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，在所述比較結(jié)果為所述轉(zhuǎn)換頻率大于所述船舶頻率的情況下，所述控制模塊判斷為所述船舶供電系統(tǒng)產(chǎn)生有功逆功率，所述第二調(diào)節(jié)信號具體用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的頻率輸出，以使得所述船舶頻率增加預(yù)定大小;在所述比較結(jié)果為所述轉(zhuǎn)換電壓大于所述船舶電壓的情況下，所述控制模塊判斷為所述船舶供電系統(tǒng)產(chǎn)生無功逆功率，所述第二調(diào)節(jié)信號具體用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的電壓輸出，以使得所述船舶電壓增加預(yù)定大小。
[0014]對于上述船舶岸電系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還包括:同期裝置，與所述變壓變頻裝置和所述船舶分別連接，用于從所述變壓變頻裝置接收所述轉(zhuǎn)換電壓，從所述船舶接收所述船舶電壓，并確定所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)和所述船舶供電系統(tǒng)是否符合同期的要求，其中，在符合同期的要求的情況下，所述同期裝置發(fā)出合閘驅(qū)動信號，所述合閘驅(qū)動信號用于驅(qū)動所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)和所述船舶供電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行;在不符合同期的要求的情況下，所述同期裝置發(fā)出同期調(diào)節(jié)信號，所述同期調(diào)節(jié)信號用于調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置的輸出或者用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的輸出。
[0015]對于上述船舶岸電系統(tǒng)，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述同期裝置還用于發(fā)出開閘驅(qū)動信號，所述開閘驅(qū)動信號用于驅(qū)動并網(wǎng)運(yùn)行中的所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)和所述船舶供電系統(tǒng)之一斷開。
[0016]有益效果
[0017]通過在變壓變頻裝置和船舶之間設(shè)置逆功率保護(hù)裝置，其中，該逆功率保護(hù)裝置能夠根據(jù)變壓變頻裝置輸出的轉(zhuǎn)換電壓以及船舶供電系統(tǒng)的船舶電壓，來確定電網(wǎng)供電系統(tǒng)和船舶供電系統(tǒng)在并網(wǎng)運(yùn)行過程中是否產(chǎn)生逆功率，并且，在產(chǎn)生逆功率的情況下能夠快速、及時(shí)地調(diào)節(jié)變壓變頻裝置的輸出或者船舶供電系統(tǒng)的輸出，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的船舶岸電系統(tǒng)能夠有效地防止兩個(gè)供電系統(tǒng)在并網(wǎng)運(yùn)行過程中發(fā)生逆功率現(xiàn)象，從而避免了由于產(chǎn)生逆功率而造成的危害。
[0018]根據(jù)下面參考附圖對示例性實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的其它特征及方面將變得清楚。
【附圖說明】
[0019]包含在說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖與說明書一起示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例、特征和方面，并且用于解釋本發(fā)明的原理。
[0020 ]圖1示出現(xiàn)有技術(shù)的船舶岸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概略；
[0021]圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的船舶岸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概略；
[0022]圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的船舶岸電系統(tǒng)的逆功率保護(hù)裝置的具體結(jié)構(gòu)；
[0023]圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的船舶岸電系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。
[0025]在這里專用的詞“示例性”意為“用作例子、實(shí)施例或說明性”。這里作為“示例性”所說明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。
[0026]另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的【具體實(shí)施方式】中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，沒有某些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在一些實(shí)例中，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。
[0027]圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的船舶岸電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)概略，圖中以箭頭示意性示出了船舶岸電系統(tǒng)所包括的各部件之間的信號流向、以及與船舶側(cè)的部件之間的信號流向。如圖2所示，該船舶岸電系統(tǒng)主要包括:變壓變頻裝置10和逆功率保護(hù)裝置20。其中，變壓變頻裝置10與電網(wǎng)連接，用于從所述電網(wǎng)接收電網(wǎng)供電系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓，對所述電網(wǎng)電壓進(jìn)行變壓和/或變頻，在變壓變頻裝置10與船舶連接的情況下，該變壓變頻裝置10將變壓和/或變頻后的轉(zhuǎn)換電壓供給至所述船舶;逆功率保護(hù)裝置20與變壓變頻裝置10和所述船舶分別連接，用于從變壓變頻裝置10接收所述轉(zhuǎn)換電壓，從所述船舶接收船舶供電系統(tǒng)的船舶電壓，并調(diào)節(jié)變壓變頻裝置10的輸出或者所述船舶供電系統(tǒng)的輸出。
[0028]這樣，通過在變壓變頻裝置10和船舶之間設(shè)置逆功率保護(hù)裝置20，其中，該逆功率保護(hù)裝置20能夠根據(jù)變壓變頻裝置10輸出的轉(zhuǎn)換電壓以及船舶供電系統(tǒng)的船舶電壓，來確定電網(wǎng)供電系統(tǒng)和船舶供電系統(tǒng)在并網(wǎng)運(yùn)行過程中是否產(chǎn)生逆功率，并且，在產(chǎn)生逆功率的情況下能夠快速、及時(shí)地調(diào)節(jié)變壓變頻裝置的輸出或者船舶供電系統(tǒng)的輸出，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的船舶岸電系統(tǒng)能夠有效地防止兩個(gè)供電系統(tǒng)在并網(wǎng)過程中發(fā)生逆功率現(xiàn)象，從而避免了由逆功率造成的損壞。
[0029]圖3示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的船舶岸電系統(tǒng)的逆功率保護(hù)裝置20的具體結(jié)構(gòu)，與圖2類似地，圖3中以箭頭示意性示出了該逆功率保護(hù)裝置20所包括的各部件之間的信號流向，并標(biāo)注了各部件之間發(fā)送和接收的信號。如圖3所示，逆功率保護(hù)裝置20可以包括:采樣模塊21、信號處理模塊22和控制模塊23。
[0030]其中，采樣模塊21與變壓變頻裝置10和所述船舶分別連接，用于采集所述轉(zhuǎn)換電壓和所述船舶電壓，如圖4所示，具體可以利用電壓互感器PT來采集，在圖4中，轉(zhuǎn)換電壓用U2來表示，船舶電壓用U3來表示。另外，采樣模塊21還利用電壓互感器PT從電網(wǎng)采集電網(wǎng)供電系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓(圖4中用Ul來表示)，利用電流互感器CT采集從變壓變頻裝置10輸出的轉(zhuǎn)換電流(圖4中用I來表示)，根據(jù)電網(wǎng)電壓Ul和船舶電壓U3來控制變壓變頻裝置10的輸出，以使得其輸出的轉(zhuǎn)換電壓U2與船舶電壓U3—致，從而能夠利用電網(wǎng)供電系統(tǒng)為船舶負(fù)載(圖4中所示的船用負(fù)載11和船用負(fù)載12等)供電。
[0031]信號處理模塊22與采樣模塊21連接，用于從采樣模塊21接收所述轉(zhuǎn)換電壓和所述船舶電壓，并確定變壓變頻裝置10輸出的轉(zhuǎn)換頻率、以及所述船舶供電系統(tǒng)的船舶頻率。控制模塊23與信號處理模塊22連接，用于從信號處理模塊22接收所述轉(zhuǎn)換電壓、所述船舶電壓、所述轉(zhuǎn)換頻率和所述船舶頻率，比較所述轉(zhuǎn)換電壓和所述船舶電壓、以及所述轉(zhuǎn)換頻率和所述船舶頻率，并根據(jù)比較結(jié)果來發(fā)送用于調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置10的輸出的第一調(diào)節(jié)信號或者用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的輸出的第二調(diào)節(jié)信號。
[0032]需要說明的是，盡管以船用柴油發(fā)電機(jī)組14的輸出作為船舶供電系統(tǒng)的輸出為例進(jìn)行了圖示和說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解，船舶供電系統(tǒng)的輸出不限于船用柴油發(fā)電機(jī)組的輸出，在利用岸上電力系統(tǒng)對船用負(fù)載進(jìn)行供電之前，任何能夠?yàn)榇秘?fù)載提供電力的供電系統(tǒng)都可以作為船舶供電系統(tǒng)。
[0033]另外，盡管以控制模塊23與信號處理模塊22連接、并從信號處理模塊22接收船舶電壓、轉(zhuǎn)換電壓、船舶頻率和轉(zhuǎn)換頻率為例進(jìn)行了說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解，本發(fā)明不限于此。控制模塊23還可以與采樣模塊21和信號處理模塊22分別連接，在這種情況下，控制模塊23可以從采樣模塊21接收船舶電壓和轉(zhuǎn)換電壓，可以從信號處理模塊22接收船舶頻率和轉(zhuǎn)換頻率，圖3中示出的便是這種情況。
[0034]在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的船舶岸電系統(tǒng)的逆功率保護(hù)裝置20還可以包括:第一調(diào)節(jié)模塊24。其中，該第一調(diào)節(jié)模塊24與控制模塊23和變壓變頻裝置10分別連接，用于從控制模塊23接收所述第一調(diào)節(jié)信號，并對變壓變頻裝置10的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到所述變壓變頻裝置10輸出的轉(zhuǎn)換頻率與所述船舶頻率之間的差值、以及變壓變頻裝置10輸出的轉(zhuǎn)換電壓與所述船舶電壓之間的差值在預(yù)定范圍內(nèi)。該預(yù)定范圍可以是不產(chǎn)生逆功率的所有范圍，或者即使產(chǎn)生逆功率也不會造成非常嚴(yán)重危害的所有范圍，這里不對預(yù)定范圍的具體數(shù)值范圍進(jìn)行限定。
[0035]在一種可能的具體實(shí)現(xiàn)方式中，可以通過減法器或者比較器來實(shí)現(xiàn)對在電網(wǎng)供電系統(tǒng)和船舶供電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行過程中是否產(chǎn)生了逆功率的判斷。其中，在所述比較結(jié)果為所述船舶頻率大于所述轉(zhuǎn)換頻率的情況下，控制模塊23判斷為所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)產(chǎn)生有功逆功率，則所述第一調(diào)節(jié)信號具體可用于調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置10的頻率輸出，以使得所述轉(zhuǎn)換頻率增加預(yù)定大小。換言之，在檢測到岸上電力系統(tǒng)(即電網(wǎng)供電系統(tǒng))產(chǎn)生了有功逆功率的情況下，立即提高調(diào)頻調(diào)壓系統(tǒng)(即變壓變頻裝置10)的頻率。假設(shè)檢測到的系統(tǒng)頻率(即轉(zhuǎn)換頻率)為60.02Hz，在產(chǎn)生了有功逆功率的情況下則將調(diào)頻調(diào)壓系統(tǒng)的頻率調(diào)到60.05Hz，從而能夠有效地改變有功逆功率為有功正功率。另外，如果在第一次提高頻率之后仍存在有功逆功率，則可以進(jìn)一步微調(diào)高頻率，直到有功逆功率消失為止。這里盡管以
0.03Hz作為對轉(zhuǎn)換頻率提高的預(yù)定大小為例進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明同樣不對該預(yù)定大小的具體值進(jìn)行限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景靈活設(shè)置，當(dāng)然優(yōu)選不要過大。
[0036]另一方面，在所述比較結(jié)果為所述船舶電壓大于所述轉(zhuǎn)換電壓的情況下，控制模塊23判斷為所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)產(chǎn)生無功逆功率，則所述第一調(diào)節(jié)信號具體可用于調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置的電壓輸出，以使得所述轉(zhuǎn)換電壓增加預(yù)定大小。換言之，在檢測到岸上電力系統(tǒng)產(chǎn)生了無功逆功率的情況下，立即提高調(diào)頻調(diào)壓系統(tǒng)的電壓。假設(shè)檢測到的系統(tǒng)電壓(即轉(zhuǎn)換電壓)為66.03kV，在產(chǎn)生了無功逆功率的情況下則將調(diào)頻調(diào)壓系統(tǒng)的電壓調(diào)到66.08kV，從而能夠有效地改變無功逆功率為無功正功率。與調(diào)整轉(zhuǎn)換頻率的大小同樣地，如果第一次提高電壓之后仍存在無功逆功率，則可以進(jìn)一步微調(diào)高電壓，直到無功逆功率消失為止。這里盡管以0.05kV作為對轉(zhuǎn)換電壓提高的預(yù)定大小為例進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明同樣不對該預(yù)定大小的具體值進(jìn)行限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場景靈活設(shè)置，當(dāng)然優(yōu)選不要過大。
[0037]這樣，由于根據(jù)上述實(shí)現(xiàn)方式的逆功率保護(hù)裝置20包括第一調(diào)節(jié)模塊24，因此，在電網(wǎng)供電系統(tǒng)產(chǎn)生逆功率的情況下，可以利用該第一調(diào)節(jié)模塊24對變壓變頻裝置10的電壓輸出和頻率輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而保護(hù)了變壓變頻裝置10的硬件、特別是保護(hù)了它的IGBT，防止其在逆功率下的熱擊穿。
[0038]在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的船舶岸電系統(tǒng)的逆功率保護(hù)裝置20還可以包括:第二調(diào)節(jié)模塊25。其中，該第二調(diào)節(jié)模塊25配置于所述船舶供電系統(tǒng)，并與控制模塊23連接，用于從所述控制模塊接收所述第二調(diào)節(jié)信號，并對所述船舶供電系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了便于觀看逆功率保護(hù)裝置20的整體結(jié)構(gòu)，圖3中將第二調(diào)節(jié)模塊25在距離船舶側(cè)較遠(yuǎn)的位置示出。
[0039]在一種具體的實(shí)現(xiàn)方式中，第二調(diào)節(jié)模塊25可以包括:速度調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器。其中，速度調(diào)節(jié)器用于通過調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的頻率輸出，直到所述船舶供電系統(tǒng)的船舶頻率與所述轉(zhuǎn)換頻率之間的差值在預(yù)定范圍內(nèi)；電壓調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的電壓輸出，直到所述船舶供電系統(tǒng)的船舶電壓與所述轉(zhuǎn)換電壓之間的差值在預(yù)定范圍內(nèi)。與對第一調(diào)節(jié)模塊24的說明同樣地，該預(yù)定范圍可以是不產(chǎn)生逆功率的所有范圍，或者即使產(chǎn)生逆功率也不會造成非常嚴(yán)重危害的所有范圍，這里不對預(yù)定范圍的具體數(shù)值范圍進(jìn)行限定。
[0040]在所述比較結(jié)果為所述轉(zhuǎn)換頻率大于所述船舶頻率的情況下，控制模塊23判斷為所述船舶供電系統(tǒng)產(chǎn)生有功逆功率，則所述第二調(diào)節(jié)信號具體可用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的頻率輸出，以使得所述船舶頻率增加預(yù)定大小；另一方面，在所述比較結(jié)果為所述轉(zhuǎn)換電壓大于所述船舶電壓的情況下，控制模塊23判斷為所述船舶供電系統(tǒng)產(chǎn)生無功逆功率，則所述第二調(diào)節(jié)信號具體可用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的電壓輸出，以使得所述船舶電壓增加預(yù)定大小。
[0041]對船舶供電系統(tǒng)的輸出進(jìn)行的調(diào)節(jié)與對變壓變頻裝置的輸出進(jìn)行的調(diào)節(jié)類似，具體可以參考以上對變壓變頻裝置的輸出進(jìn)行的調(diào)節(jié)的說明，這里不再贅述。這樣，由于根據(jù)上述實(shí)現(xiàn)方式的逆功率保護(hù)裝置20包括第二調(diào)節(jié)模塊25，因此，在船舶供電系統(tǒng)產(chǎn)生逆功率的情況下，可以利用該第二調(diào)節(jié)模塊25對船用柴油發(fā)電機(jī)組14的電壓輸出和頻率輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而避免了船用柴油發(fā)電機(jī)組14無法正常運(yùn)行以及影響其使用壽命。
[0042]需要說明的是，盡管以逆功率保護(hù)裝置20包括第二調(diào)節(jié)模塊25為例進(jìn)行了說明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)能理解，在船舶側(cè)的柴油發(fā)電機(jī)配置有用于改變其油門或勵(lì)磁來消除有功或無功逆功率的自動調(diào)節(jié)裝置的情況下，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的逆功率保護(hù)裝置可不必包括第二調(diào)節(jié)模塊。
[0043]由于在船舶?？扛劭诖a頭時(shí)，往往需要利用岸上電力系統(tǒng)向船上用電設(shè)備(即船用負(fù)載)供電，在船舶要離開港口碼頭時(shí)，則需要恢復(fù)用船上的發(fā)電設(shè)備(例如船用柴油發(fā)電機(jī)組14)向船上用電設(shè)備供電，而為了不造成船用負(fù)載的短時(shí)停電，這兩種情況下均需要先將岸上電力系統(tǒng)與船用發(fā)電機(jī)組同期并網(wǎng)，之后再將其中之一斷開。因此，如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的船舶岸電系統(tǒng)還可以包括同期裝置30。其中，同期裝置30與變壓變頻裝置10和所述船舶分別連接，用于從變壓變頻裝置10接收所述轉(zhuǎn)換電壓，從所述船舶接收船舶供電系統(tǒng)的船舶電壓，并確定所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)和所述船舶供電系統(tǒng)是否符合同期的要求。其中，為了便于觀看逆功率保護(hù)裝置20的整體結(jié)構(gòu)，與圖3同樣地，在圖4中也將第二調(diào)節(jié)模塊25在距離船舶側(cè)較遠(yuǎn)的位置(電網(wǎng)側(cè))示出，并且，圖4中未示出從第二調(diào)節(jié)模塊25至船用柴油發(fā)電機(jī)組14的控制連線。
[0044]在進(jìn)行電網(wǎng)供電系統(tǒng)和船舶供電系統(tǒng)的并網(wǎng)過程中，通常為了提高并網(wǎng)效率，以盡可能快地實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)，在檢測到兩個(gè)供電系統(tǒng)的頻率、電壓和相角大致相同時(shí)，則認(rèn)為符合同期的要求，可以進(jìn)行并網(wǎng)。因此，在符合同期的要求的情況下，同期裝置30發(fā)出合閘驅(qū)動信號，所述合閘驅(qū)動信號用于驅(qū)動所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)和所述船舶供電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行，之后，同期裝置30還用于發(fā)出開閘驅(qū)動信號，所述開閘驅(qū)動信號用于驅(qū)動并網(wǎng)運(yùn)行中的所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)和所述船舶供電系統(tǒng)之一斷開。具體地，在船舶?？扛劭诖a頭時(shí)，利用船舶供電系統(tǒng)為船用負(fù)載供電，為了利用岸上電力系統(tǒng)對船舶側(cè)的負(fù)載供電，需要先將岸上電力系統(tǒng)接入船舶側(cè)的供電母線13，然后再將船用柴油發(fā)電機(jī)組14與該供電母線13斷開;在船舶要離開港口碼頭時(shí)，則不再需要利用岸上電力系統(tǒng)對船舶側(cè)的負(fù)載供電，需要先將船用柴油發(fā)電機(jī)組14接入船舶側(cè)的供電母線13，然后再將岸上電力系統(tǒng)與該供電母線13斷開。
[0045]另外，在不符合同期的要求的情況下，同期裝置30則發(fā)出同期調(diào)節(jié)信號，所述同期調(diào)節(jié)信號用于調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置的輸出或者用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的輸出。在逆功率保護(hù)裝置20包括第一調(diào)節(jié)模塊24和第二調(diào)節(jié)模塊25的情況下，同期裝置30可以向第一調(diào)節(jié)模塊24發(fā)出用于調(diào)節(jié)變壓變頻裝置10的輸出(包括頻率輸出和電壓輸出)的調(diào)節(jié)信號，向第二調(diào)節(jié)模塊25發(fā)出用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的輸出(包括頻率輸出和電壓輸出)的調(diào)節(jié)信號。
[0046]下面對逆功率產(chǎn)生的原因和危害進(jìn)行說明。由于同期并網(wǎng)時(shí)，同期條件允許兩個(gè)系統(tǒng)的頻率、電壓和相角有一定的小差別，因此在并網(wǎng)瞬間，可能產(chǎn)生逆功率。其中，逆功率可以分為兩種:有功逆功率和無功逆功率，分別是由于并網(wǎng)運(yùn)行中的兩個(gè)系統(tǒng)在并網(wǎng)瞬間的頻率差或電壓差引起。具體地，如果船電的頻率在并網(wǎng)的瞬間大于岸電的頻率，就有可能發(fā)生流向岸電的有功逆功率，如果船電的頻率在并網(wǎng)的瞬間小于岸電的頻率，就有可能發(fā)生流向船電的有功逆功率。另一方面，如果船電的電壓在并網(wǎng)的瞬間大于岸電的電壓，就有可能發(fā)生流向岸電的無功逆功率，如果船電的電壓在并網(wǎng)的瞬間小于岸電的電壓，就有可能發(fā)生流向船電的無功逆功率。
[0047]由于并網(wǎng)瞬間存在電壓差，將產(chǎn)生無功沖擊電流，因此，如果發(fā)生流向船電的無功逆功率，則會引起柴油發(fā)電機(jī)定子繞組發(fā)熱，或者造成定子繞組端部在電動力作用下受損；由于并網(wǎng)瞬間存在頻率差，將產(chǎn)生有功沖擊電流，因此，如果發(fā)生流向船電的有功逆功率，則將產(chǎn)生振蕩的沖擊電流，使柴油發(fā)電機(jī)產(chǎn)生振動。以上情況都會影響柴油發(fā)電機(jī)的正常運(yùn)行，并縮短其使用壽命。反之，如果發(fā)生流向岸電的無功逆功率或者有功逆功率，則由于岸電系統(tǒng)主要的設(shè)備是高壓變頻變壓裝置，因此在產(chǎn)生有功逆功率和無功逆功率的情況下，會使高壓變頻變壓裝置發(fā)熱，從而引起其關(guān)鍵元器件IGBT的熱擊穿。
[0048]目前在現(xiàn)有的船舶發(fā)電機(jī)和岸上電源并網(wǎng)運(yùn)行過程中，還無有效防止逆功率產(chǎn)生的措施。因此，容易出現(xiàn)上述問題。為此，如上所述，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施方式的船舶岸電系統(tǒng)在變壓變頻裝置和船舶之間設(shè)置逆功率保護(hù)裝置，其中，該逆功率保護(hù)裝置能夠根據(jù)變壓變頻裝置輸出的轉(zhuǎn)換電壓以及船舶供電系統(tǒng)的船舶電壓，來確定電網(wǎng)供電系統(tǒng)和船舶供電系統(tǒng)在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)是否產(chǎn)生逆功率，并能夠在產(chǎn)生逆功率的情況下及時(shí)調(diào)節(jié)變壓變頻裝置的輸出或者船舶供電系統(tǒng)的輸出，因此能夠有效地防止由于兩個(gè)供電系統(tǒng)在并網(wǎng)過程中發(fā)生逆功率現(xiàn)象，從而避免了由逆功率造成的上述危害。
[0049]需要說明的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解如何通過硬件(例如分立硬件元件、集成電路、基于門器件的數(shù)字電路、模擬電路元器件、可編程硬件器件(例如單片機(jī)、FPGA等)以及以上的任意組合構(gòu)成的電路系統(tǒng)等)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述任一實(shí)施方式的船舶岸電系統(tǒng)所包括的各個(gè)部件，這里不再贅述。
[0050]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于，包括: 變壓變頻裝置，與電網(wǎng)連接，用于從所述電網(wǎng)接收電網(wǎng)供電系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓，對所述電網(wǎng)電壓進(jìn)行變壓和/或變頻，在所述變壓變頻裝置與船舶連接的情況下，該變壓變頻裝置將變壓和/或變頻后的轉(zhuǎn)換電壓供給至所述船舶；以及 逆功率保護(hù)裝置，與所述變壓變頻裝置和所述船舶分別連接，用于從所述變壓變頻裝置接收所述轉(zhuǎn)換電壓，從所述船舶接收船舶供電系統(tǒng)的船舶電壓，并調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置的輸出或者所述船舶供電系統(tǒng)的輸出。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于，所述逆功率保護(hù)裝置包括: 采樣模塊，與所述變壓變頻裝置和所述船舶分別連接，用于采集所述轉(zhuǎn)換電壓和所述船舶電壓； 信號處理模塊，與所述采樣模塊連接，用于從所述采樣模塊接收所述轉(zhuǎn)換電壓和所述船舶電壓，并確定所述變壓變頻裝置輸出的轉(zhuǎn)換頻率、以及所述船舶供電系統(tǒng)的船舶頻率；以及 控制模塊，與所述信號處理模塊連接，用于從所述信號處理模塊接收所述轉(zhuǎn)換電壓、所述船舶電壓、所述轉(zhuǎn)換頻率和所述船舶頻率，比較所述轉(zhuǎn)換電壓和所述船舶電壓、以及所述轉(zhuǎn)換頻率和所述船舶頻率，并根據(jù)比較結(jié)果來發(fā)送用于調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置的輸出的第一調(diào)節(jié)信號或者用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的輸出的第二調(diào)節(jié)信號。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于，所述逆功率保護(hù)裝置還包括: 第一調(diào)節(jié)模塊，與所述控制模塊和所述變壓變頻裝置分別連接，用于從所述控制模塊接收所述第一調(diào)節(jié)信號，并對所述變壓變頻裝置的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到所述變壓變頻裝置輸出的轉(zhuǎn)換頻率與所述船舶頻率之間的差值、以及所述變壓變頻裝置輸出的轉(zhuǎn)換電壓與所述船舶電壓之間的差值在預(yù)定范圍內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于， 在所述比較結(jié)果為所述船舶頻率大于所述轉(zhuǎn)換頻率的情況下，所述控制模塊判斷為所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)產(chǎn)生有功逆功率，所述第一調(diào)節(jié)信號具體用于調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置的頻率輸出，以使得所述轉(zhuǎn)換頻率增加預(yù)定大??； 在所述比較結(jié)果為所述船舶電壓大于所述轉(zhuǎn)換電壓的情況下，所述控制模塊判斷為所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)產(chǎn)生無功逆功率，所述第一調(diào)節(jié)信號具體用于調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置的電壓輸出，以使得所述轉(zhuǎn)換電壓增加預(yù)定大小。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于，所述逆功率保護(hù)裝置還包括: 第二調(diào)節(jié)模塊，配置于所述船舶供電系統(tǒng)，并與所述控制模塊連接，用于從所述控制模塊接收所述第二調(diào)節(jié)信號，并對所述船舶供電系統(tǒng)的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)， 其中，所述第二調(diào)節(jié)模塊包括:速度調(diào)節(jié)器，用于通過調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的頻率輸出，直到所述船舶供電系統(tǒng)的船舶頻率與所述轉(zhuǎn)換頻率之間的差值在預(yù)定范圍內(nèi)；以及電壓調(diào)節(jié)器，用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的電壓輸出，直到所述船舶供電系統(tǒng)的船舶電壓與所述轉(zhuǎn)換電壓之間的差值在預(yù)定范圍內(nèi)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于， 在所述比較結(jié)果為所述轉(zhuǎn)換頻率大于所述船舶頻率的情況下，所述控制模塊判斷為所述船舶供電系統(tǒng)產(chǎn)生有功逆功率，所述第二調(diào)節(jié)信號具體用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的頻率輸出，以使得所述船舶頻率增加預(yù)定大??； 在所述比較結(jié)果為所述轉(zhuǎn)換電壓大于所述船舶電壓的情況下，所述控制模塊判斷為所述船舶供電系統(tǒng)產(chǎn)生無功逆功率，所述第二調(diào)節(jié)信號具體用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的電壓輸出，以使得所述船舶電壓增加預(yù)定大小。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 同期裝置，與所述變壓變頻裝置和所述船舶分別連接，用于從所述變壓變頻裝置接收所述轉(zhuǎn)換電壓，從所述船舶接收所述船舶電壓，并確定所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)和所述船舶供電系統(tǒng)是否符合同期的要求， 其中，在符合同期的要求的情況下，所述同期裝置發(fā)出合閘驅(qū)動信號，所述合閘驅(qū)動信號用于驅(qū)動所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)和所述船舶供電系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行;在不符合同期的要求的情況下，所述同期裝置發(fā)出同期調(diào)節(jié)信號，所述同期調(diào)節(jié)信號用于調(diào)節(jié)所述變壓變頻裝置的輸出或者用于調(diào)節(jié)所述船舶供電系統(tǒng)的輸出。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的船舶岸電系統(tǒng)，其特征在于， 所述同期裝置還用于發(fā)出開閘驅(qū)動信號，所述開閘驅(qū)動信號用于驅(qū)動并網(wǎng)運(yùn)行中的所述電網(wǎng)供電系統(tǒng)和所述船舶供電系統(tǒng)之一斷開。
【文檔編號】H02J3/38GK106026181SQ201610589627
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月25日
【發(fā)明人】王龍, 張堅(jiān)新
【申請人】上海艾臨科智能科技有限公司