港口船舶岸电供电技术的研究与应用

SHANGHAI SHIPBUILDING 上海造船2010年第2期（总第82期）

港口船舶岸电供电技术的研究与应用

袁庆林，黄细霞，张海龙

（上海海事大学，上海200135）

摘要：以绿色集装箱港口供电技术项目开发为对象，研究靠港船舶岸电变频供电技术，将我国港口电网50Hz交流电变换成适合于外国船舶60Hz交流电，并实现50Hz/60Hz双频供电。同时进行动态谐波补偿，解决向靠港船舶供电时对港口岸电电网的污染问题，满足船舶用电负荷突变要求。

关键词：岸电供电技术；变频电源；谐波抑制

中图分类号：U653.95 文献标识码：B 文章编号：1005-9962(2010) 02-0035-03

Abstract: The research object of this paper is the developement project of the green port power supply technology for container ships. The paper studies the frequency conversion technology of shore power supply for the ship in the port, which can transform the 50Hz AC of China’s port electrical network into 60Hz AC for foreign vessels. The 50Hz/60Hz dual frequency power supply could carry out. By dynamic harmonic compensation, this technology could resolve the pollution problem of shore power supply when it supports the vessels in port. It could meet the requirement of abrupt electricity load changing for the ships.

Key words:shore power ; frequency conversion power supply ; harmonic suppression

0 引言

岸电供电技术是指船舶靠港期间，停用船舶上的发电机电源供电。由（港区）码头的岸电通过电缆对船上的电气设备供电。研究港口的岸电供电技术对节能和减排、建设绿色港口有着非常积极的意义，是解决靠岸船舶由于船上的发电对港口水域带来的污染问题的重要举措。

目前世界上的岸电主要有60Hz和50Hz港口电网分别向60Hz和50Hz的船舶电网直接供电，都不涉及变频技术。由于我国电网采用的频率和电压分别50Hz和380V，而大部分船舶供电采用的是60Hz频率和440V电压，如果直接将50Hz的电源接入船舶设备，会使设备的整体效率下降30%。通常采用岸上发电机组提供60Hz电源，但这种方法成本高，噪音大，而且同样会造成陆上环境的严重污染，发电效率又低，维护成本高。随着现代电力电子技术、微电子控制技术的不断发展，采用IGBT 作为功率器件的大功率逆变电路（400kW以上），特别在变频调速领域得到广泛的应用，为新型岸电供电技术——变频电源替换发电机组打下坚实基础。

基金项目：上海市科委科技创新行动计划项目

（08dz1202502）

第一作者简介：袁庆林，男，1984年生，上海海事大学在

读硕士，研究方向船舶电力推进系统和大功

率传动控制。

1 新型岸电供电技术——变频电源

经过交-直-交变换的逆变电源称为变频电源。变频电源的主要功用是将现有交流电网电源变换成用户所需频率。变频电源用作标准供电电源，要保证电源输出的波形稳定和纯净，提供最优良的供电环境。本文所述的变频电源技术上采用通用变频器作为整流和逆变单元、通过隔离变压器升压，具有以下特点：

1) 变频器产品质量和运行可靠，生产规模大，售后服务网络健全和备品备件充足。

2) 变频电源装置采用干式隔离变压器，能有效防止船上负载电网和岸电电网的相互干扰，并避免变频电源装置由于负载设备的故障而造成损坏。

3) 电源设计所选用的几大部件都是成熟产品，其可靠性高，而且系统的结构简单、线路清晰，便于日常的维护、诊断和维修。

4) 变频电源装置的输出频率和电压在一定范围内可调整，特别是在船厂使用时出现线路电压损耗的情况下，可调整设定值，升高电压予以补偿。

2 变频电源的技术方案

2.1 设计原理

采用芬兰V ACON通用变频器，通过对变频器软件应用宏的编程，使普通变频器具有变频电源的

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使用功能。同时配置正弦波滤波器和输出变压器，将AC380V/50Hz 岸电变换成AC440V/60Hz 船电，如图1所示。

图1 变频电源设计框图

2.2 典型的变频电源应用单线图

在实际应用中，一个完整的变频电源装置主要由5部分组成，即：输入进线开关柜、变频器柜（包

括整流和逆变单元）、输出隔离变压器柜、正弦波滤波器和输出开关柜。如果输入为高压电源，则输入端还需增加高压开关柜和变压器。除变频器外，其他部件都采用无源器件，具有极高的可靠性和稳定性。

图2是典型的变频电源应用单线图。

图2 变频电源单线图

3 变频电源的关键技术

3.1 谐波抑制

由于采用变频器作为变频电源的核心部件，不可避免地会产生谐波。作为标准电源的使用，这些谐波会影响到电源的质量，进而直接影响使用设备

岸电 船电

整流和逆变

正弦 滤波器

输出 变压器

电压反馈

输入3P

380V/50Hz

低压进线开关柜

整流柜

EMI 滤 波 器 EMI 滤 波 器

AC Choke AC Choke AC Choke AC Choke

正弦波 滤波器 正弦波 滤波器

输出3P 440V/60Hz

输出变压器柜 输出开关柜

逆变柜