船舶岸电柔性切换的方法、系统、电子设备和存储介质技术方案

本申请提供了船舶岸电柔性切换的方法、系统、电子设备和存储介质，包括：实时获取岸电电源的输出频率f、输出电压U；根据所述输出频率和预设的p

【技术实现步骤摘要】
船舶岸电柔性切换的方法、系统、电子设备和存储介质


[0001]本申请属于船舶领域，尤其涉及船舶岸电柔性切换的方法、系统、电子设备和存储介质。

技术介绍

[0002]早期的港口岸电由市电经过变压器降压和稳压装置稳压形成，靠港船舶需要先使自身发电机停机，船舶负载经历短暂的断电过程再接入岸电，即所谓的“断电切换”。随着船上的一些重要负载对供电要求的提高，例如某些导航类的重要负载在离港前可能需要提前数小时启动，断电切换的方式显然无法满足供电要求，船舶开始使用带电直接投切的方式接入岸电，首先仅保留船侧重要负载，船舶发电机通过同期装置实现与港口岸电并网并经过短暂延迟后立即退出运行，使船舶负载瞬间突加至港口岸电。该过程可能会由于操作不当影响船电与岸电的并网效果，进而造成逆功率或者过载等异常工况。
[0003]随着电力电子技术的发展，由IGBT等功率器件构成的静止式岸电电源通过采用合适的控制策略具备了灵活的调压、调频功能，开始在一些民用港口得到应用。目前市场上此类具备调压、调频功能的岸电产品大多聚焦于提升岸电单独带船舶负载运行时的供电质量，实际投入运行的部分岸电产品采用的仍是短时断电切换的方式，少数如Siemens、ABB等公司的岸电产品虽然具备自动并网功能，能够实现船舶岸电带电切换，但船电与岸电切换过程中存在通信要求高、船侧操作量大、负载转移平滑性不高等技术缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的主要目的在于提供船舶岸电柔性切换的方法、系统、电子设备和存储介质，使得柔性切换过程中，相关操作和切换过程由岸电电源完成，降低了船舶人员的操作，同时，船舶
‑
岸电切换过程中，不需要获取船舶负载的大小、船舶发电机的下垂系数等参数，降低了切换过程中的通信要求。
[0005]第一方面，提供了船舶岸电柔性切换的方法，所述方法包括：
[0006]实时获取岸电电源的输出频率f、输出电压U；
[0007]根据所述输出频率和预设的p
‑
f公式获取第一比例，根据所述输出电压和预设的Q
‑
U公式获取第二比例，所述p为所述岸电电源的有功功率，所述Q为所述岸电电源的无功功率，所述第一比例为岸电电源的输出功率在待切换船舶的总负载中所占的比例，所述第二比例为岸电电源的武功功率在待切换船舶的总负载中所占的比例，所述p
‑
f公式和Q
‑
U公式为根据虚拟同步电机VSG策略预设的公式；
[0008]根据所述第一比例、第二比例与预设的占比阈值的关系以及切换类型进行柔性切换，所述切换类型包括：待切换船舶靠岸切换、待切换船舶离岸切换。
[0009]在一个可能的实现方式中，所述根据所述第一比例、第二比例与预设的占比阈值的关系以及切换类型进行柔性切换，包括：
[0010]如果所述切换类型为待切换船舶靠岸切换，则所述占比阈值为90％，如果所述第
一比例大于等于90％且第二比例大于等于90％，则完成所述柔性切换；或者，
[0011]如果所述切换类型为待切换船舶离岸切换，则所述占比阈值为10％，如果所述第一比例小于等于10％且所述第二比例小于等于10％，则完成所述柔性切换。
[0012]在另一个可能的实现方式中，所述p
‑
f公式包括：其中，P
m
为输入机械功率、P
e
为电磁功率、P
ref
为VSG功率参考值、m为调频系数、J为惯量系数、D为阻尼系数、ω
n
为电网同步角速度、δ为功角；
[0013]由式(5)进一步可得：
[0014][0015]其中：
[0016][0017]通过改变公式(7)中的参数D和m实现P
‑
f曲线斜率可调，令：
[0018]m
i
＝(k
d
)
i
m0,i＝1,2,3....
ꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0019]式(8)中，调频系数m
i
以m0为初始值，以k
d
为倍数增大或者减小，实现对P
‑
f曲线斜率的自动调节。又由公式(7)可知，VSG动态特性受到m、D和J共同影响，对系数J进行自适应调节，由于系数m远大于Dω0，故惯量系数J根据式(9)进行自适应调节可使岸电电源输出动态特性基本保持不变，提高了并联系统稳定性，令：
[0020]J
i
＝(k
d
)
i
J0,i＝1,2,3....
ꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0021]式(9)中，J0为初始惯量系数。
[0022]第二方面，提供了一种船舶岸电柔性切换的系统，所述系统包括：
[0023]获取模块，用于实时获取岸电电源的输出频率f、输出电压U；
[0024]比例获取模块，用于根据所述输出频率和预设的p
‑
f公式获取第一比例，根据所述输出电压和预设的Q
‑
U公式获取第二比例，所述p为所述岸电电源的有功功率，所述Q为所述岸电电源的无功功率，所述第一比例为岸电电源的输出功率在待切换船舶的总负载中所占的比例，所述第二比例为岸电电源的武功功率在待切换船舶的总负载中所占的比例，所述p
‑
f公式和Q
‑
U公式为根据虚拟同步电机VSG策略预设的公式；
[0025]柔性切换模块，用于根据所述第一比例、第二比例与预设的占比阈值的关系以及切换类型进行柔性切换，所述切换类型包括：待切换船舶靠岸切换、待切换船舶离岸切换。
[0026]在一个可能的实现方式中，所述根据所述第一比例、第二比例与预设的占比阈值
的关系以及切换类型进行柔性切换，包括：
[0027]如果所述切换类型为待切换船舶靠岸切换，则所述占比阈值为90％，如果所述第一比例大于等于90％且第二比例大于等于90％，则完成所述柔性切换；或者，
[0028]如果所述切换类型为待切换船舶离岸切换，则所述占比阈值为10％，如果所述第一比例小于等于10％且所述第二比例小于等于10％，则完成所述柔性切换。
[0029]在另一个可能的实现方式中，所述p
‑
f公式包括：其中，P
m
为输入机械功率、P
e
为电磁功率、P
ref
为VSG功率参考值、m为调频系数、J为惯量系数、D为阻尼系数、ω
n
为电网同步角速度、δ为功角；
[0030]由式(5)进一步可得：
[0031][0032]其中：
[0033][0034]通过改变公式(7)中的参数D和m实现P
‑
f曲线斜率可调，令：
[0035]m
i
＝(k
d
)
i
m0,i＝1,2,3....
ꢀꢀꢀꢀ
(8)
本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶岸电柔性切换的方法，其特征在于，所述方法包括：实时获取岸电电源的输出频率f、输出电压U；根据所述输出频率和预设的p
‑
f公式获取第一比例，根据所述输出电压和预设的Q
‑
U公式获取第二比例，所述p为所述岸电电源的有功功率，所述Q为所述岸电电源的无功功率，所述第一比例为岸电电源的输出功率在待切换船舶的总负载中所占的比例，所述第二比例为岸电电源的武功功率在待切换船舶的总负载中所占的比例，所述p
‑
f公式和Q
‑
U公式为根据虚拟同步电机VSG策略预设的公式；根据所述第一比例、第二比例与预设的占比阈值的关系以及切换类型进行柔性切换，所述切换类型包括：待切换船舶靠岸切换、待切换船舶离岸切换。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一比例、第二比例与预设的占比阈值的关系以及切换类型进行柔性切换，包括：如果所述切换类型为待切换船舶靠岸切换，则所述占比阈值为90％，如果所述第一比例大于等于90％且第二比例大于等于90％，则完成所述柔性切换；或者，如果所述切换类型为待切换船舶离岸切换，则所述占比阈值为10％，如果所述第一比例小于等于10％且所述第二比例小于等于10％，则完成所述柔性切换。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述p
‑
f公式包括：其中，P
m
为输入机械功率、P
e
为电磁功率、P
ref
为VSG功率参考值、m为调频系数、J为惯量系数、D为阻尼系数、ω
n
为电网同步角速度、δ为功角；由式(5)进一步可得：其中：通过改变公式(7)中的参数D和m实现P
‑
f曲线斜率可调，令：m
i
＝(k
d
)
i
m0,i＝1,2,3....
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)式(8)中，调频系数m
i
以m0为初始值，以k
d
为倍数增大或者减小，实现对P
‑
f曲线斜率的自动调节。又由公式(7)可知，VSG动态特性受到m、D和J共同影响，对系数J进行自适应调节，由于系数m远大于Dω0，故惯量系数J根据式(9)进行自适应调节可使岸电电源输出动态特性基本保持不变，提高了并联系统稳定性，令：
J
i
＝(k
d
)
i
J0,i＝1,2,3....
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(9)式(9)中，J0为初始惯量系数。4.一种船舶岸电柔性切换的系统，其特征在于，所述系统包括：获取模块，用于实时获取岸电电源的输出频率f、输出电压U；比例获取模块，用于根据所述输出频率和预设的p
‑
f公式获取第一比例，根据所述输出电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄靖，陈建东，叶志浩，陈诚，王泽润，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：