港口岸基船用供電技術(shù)研究【文獻綜述】

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1、畢業(yè)論文文獻綜述輪機工程港口岸基船用供電技術(shù)研究一、研究的目的及意義隨著港口建設(shè)步伐的加快，越來越多的船舶停靠港口。由于我國電網(wǎng)采用的頻率和電壓分別50Hz和380V，而國際上較大部分船舶供電采用的是60Hz頻率和440V電壓，如果直接將50Hz的電源接入船舶設(shè)備，會使設(shè)備的整體效率下降30%【1】。但是如果是船舶自己發(fā)電或采用岸上發(fā)電機組提供60Hz電源，都會對港口的水域和空氣帶來嚴重污染，而且噪音大、發(fā)電效率低、維護成本高。據(jù)統(tǒng)計，港口城市由于?？看坝土习l(fā)電產(chǎn)生廢氣污染比其他城市平均多25%【2】。若采用由港口向停港船舶供電的方式，即港口岸電技術(shù)，可以在一定程度上減少停港船舶油料

2、發(fā)電所產(chǎn)生的港口廢氣污染和噪音污染。為此，采用合理的岸電變頻、變壓供電技術(shù)并進行諧波抑制，和對岸電供電變頻系統(tǒng)設(shè)備的合理布置，對節(jié)能減排、建設(shè)綠色港口有著非常積極的意義。二、目前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀袁慶林【1】等研究人員在《港口船舶岸電供電技術(shù)的研究與應(yīng)用》一文中提出了一種新型的岸基供電技術(shù)——變頻電源。這種變頻電源技術(shù)上采用通用變頻器作為整流和逆變單元、通過隔離變壓器升壓，能有效地將我國港口380V、50Hz交流電網(wǎng)變換城適合外國船舶的440V、60Hz交流電。在實際應(yīng)用中他們把一個完整的變頻電源裝置主要分成5部分，即：輸入進線開關(guān)柜、變頻器柜(包括整流和逆變單元)、輸出隔離變壓器柜、正

3、弦波濾波器和輸出開關(guān)柜。除變頻器外，其他部件都采用無源器件，具有極高的可靠性和穩(wěn)定性。另外包起帆【2】在《上海港岸基船舶供電系統(tǒng)研究與實踐》一文中描述的一種移動式岸基船用變頻變壓供電系統(tǒng)在上海港外高橋二期碼頭首次為中海集運“新福州”輪提供岸電。這種系統(tǒng)利用集裝箱碼頭前沿為橋吊運行配備的10kV/50Hz/2000kVA的高壓電源經(jīng)過變壓和變頻為靠港船舶提供450V/60Hz電源，方案靈活性強、節(jié)能減排效果明顯且無需對碼頭進行土木改造，適合我國作業(yè)繁忙的碼頭。國外大多數(shù)港口都是60Hz電網(wǎng)直接向船舶供電，不怎么設(shè)計變頻技術(shù)。國際上現(xiàn)存的岸電方式大體上包括【2】：1）低壓岸電/低壓船舶/6

4、0Hz直接供電方式：如洛杉磯港采用躉船式的供電裝置，給少量集裝箱班輪供電；2）高壓岸電/低壓船舶/50Hz直接供電方式：如哥德堡港采用了碼頭固定式的供電裝置，給郵輪和滾裝船供電；3)高壓岸電/高壓船舶/60Hz直接供電方式：如長灘港集裝箱碼頭、洛杉磯港部分集裝箱碼頭。所以對于我國的普通電網(wǎng)頻率和電壓分別為50Hz和380V而言，在為?？吭诟劭诘?0Hz頻率和440V電壓船舶供電時，考慮到采用岸電發(fā)電機組提供60Hz電源或船舶自己發(fā)電時給港口帶來的嚴重空氣和噪音污染，并且使輸出電壓的波形穩(wěn)定和純凈，必須采用合理的岸電變頻、變壓供電技術(shù)并進行諧波抑制。而且像我國大多數(shù)集裝箱碼頭前沿為橋吊運

5、行均配備了10kV/50Hz/2000KVA的高壓電箱，這些電源可提供功率不超過1646kW（2000kVA×0.9×0.92-10=1646kW，其中功率因素取0.9，變頻變壓電源裝置的綜合效率取0.92）的用電需求【2】。因此，可選用碼頭富余的高壓電箱，無需對現(xiàn)有的集裝箱碼頭進行改造，便于推廣應(yīng)用。根據(jù)港口船舶供電的實際情況，基于PWM法交-直-交逆變技術(shù)的大容量岸電變頻電源的研制較為廣泛。目前由周金博【3】等人在《大功率岸電電源的研制》中設(shè)計的的大型岸電電源分為功率變換電路和控制電路兩大部分。功率變換電路主要實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。逆變器選用IGBT為開關(guān)元件，為提高電壓利用率，采用空間矢

6、量調(diào)制方式進行控制，將平穩(wěn)直流變換為PWM輸出交流，該交流基波頻率為所需電源輸出頻率?？刂齐娐分饕鶕?jù)對主電路輸入和輸出量的檢測來實現(xiàn)對主電路的控制和各種保護。通過對輸出三相電壓和電流的檢測，得到三相輸出電壓和電流值，然后與給定基準正弦波信號比較，通過控制器產(chǎn)生控制信號來控制逆變器中的開關(guān)管動作，使逆變器輸出電壓跟蹤基準正弦波信號，從而得到期望的三相恒壓恒頻的交流信號?？刂破鞑捎秒p閉環(huán)控制，可使逆變器具有較好的輸出電壓波形、動態(tài)響應(yīng)特性和穩(wěn)態(tài)調(diào)壓精度。這種大功率岸電電源性能測試和港口現(xiàn)場測試結(jié)果均表明，樣機能夠滿足設(shè)計要求，可廣泛用在我國船廠和具有冷藏集裝箱的港口和碼頭等需要60Hz供

7、電的場合。由于越來越多的船舶將?？吭谖覈母鞔蟾劭冢@種大容量的岸電電源的研制意義重大。由于非線性負載的存在而產(chǎn)生電力諧波。諧波會增加電力設(shè)施負荷，降低系統(tǒng)功率因數(shù)，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的有效容量和效率；引起無功補償電容器諧振和諧波放大，導(dǎo)致電容器因過電流或過電壓而損壞或無法投入運行等等。諧波治理措施主要有三種:一是主動治理，即從諧波源本身出發(fā)，通過改進用電設(shè)備，使其不產(chǎn)生或少產(chǎn)生諧波;二是受端治理，即從受到諧波影響的設(shè)備或系統(tǒng)出發(fā)，提高它