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ZG_SPS岸电电源变频系统

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ZG_SPS岸电电源变频系统采用功率单元串联技术,直接输出6.6kV、6kV或经将要变压器输出0.45kV、0.4kV电压,属电压源型变频器。由于采用功率单元串联而非功率器件的直接串联,因此解决了器件耐压的问题。同时由于同相各级功率单元输出SPWM信号通过移相后进行叠加,提高了输出电压谐波性能、降低输出电压的dv/dt;通过有源逆变技术实现电容电压控制;主控制器采用最新电机控制专用双数字信号处理器(DSP)、超大规模集成电路可编程器件(CPLD和FPGA)为核心,配合数据采集、单元控制和光纤通信回路以及内置的可编程逻辑控制器(PLC)构成系统控制部分。
  

1 原理介绍 
(1)系统原理
ZG_SPS系列高压岸电电源变频系统采用多个功率单元串联的形式。电压叠加原理类同于“电池组叠加”技术。以6.6kV每相六单元串联为例,每个功率单元输出交流有效值Vo为634V,相电压为3810V,线电压为6600V。

ZG_SPS岸电电源变频系统

【电压叠加形成高压输出原理结构】
  

(2) 功率单元结构
功率单元主要由三相桥式整流桥、滤波电容器、IGBT逆变桥构成,同时还包括由功率器件驱动、保护、信号采集、光纤通讯等功能组成的控制电路。通过控制IGBT的工作状态,输出PWM电压波形。每个功率单元在结构及电气性能上完全一致,可以互换。

ZG_SPS岸电电源变频系统

【功率单元电路结构】             【单元输出PWM波形】
 

(3) 输入侧
ZG_SPS系列高压岸电电源变频系统在6kV电源侧采用多达30-36重化的整流技术,电网侧谐波污染小,功率因数高,无需功率因数补偿及谐波抑制装置,对同一电网上用电的其它电气设备不产生谐波干扰。
(4) 输出侧
在输出侧由每个单元的L1、L2输出端子相互串接而成星型接法供电,由于采用多重化的正弦脉宽调制SPWM技术,输出谐波非常小,性能优于低压变频装置。

 

ZG_SPS岸电电源变频系统

 

【六级串连输出SPWM波形】

  

2 技术特点
智光电气在电力电子领域耕耘十五年,研发了多项具有竞争力的技术,确保了产品的可靠性。以下为部分技术简介:
(1)电网精确锁相并网控制技术
智光电气在电网锁相技术进行了深入研究,结合TIDSP芯片,形成了专有精确锁相技术,锁相精度高,并网无冲击,在SVG、变频软启、四象限变频等领域广泛应用,取得了良好的效果。
(2)短风道散热技术
智光电气对功率器件部局进行了深入研究,研发出了短风道散热技术,功率器件采用并联布置,改变了功率器件温度不均的情况,大大提高了系统的可靠性。
(3)输入谐波小
ZG_SPS系列高压岸电电源变频系统的输入侧采用多脉冲移相整流技术,降低电网侧的电流谐波,达到国家公共电网电能质量标准要求。
(4)高功率因数
ZG_SPS系列高压岸电电源变频系统的输入侧可保持高功率因数,20%负荷以上即可达0.95以上,减少由于功率因数太低而引起的电网侧设备的利用率和功率因数补偿问题。
(5)高效率
ZG_SPS系列高压岸电电源变频系统本身额定工况下的电能变换效率大于95%,远高于船用发电系统能源效率,也高于一般低压输入的岸电系统效率。
(6)输出谐波小、电压稳定
ZG_SPS系列高压岸电电源变频系统输出侧采用多重化的正弦脉宽调制SPWM技术,输出谐波非常小,无需输出滤波装置即可保证符合国家标准对电能质量谐波含量的要求;输出电压采用PID控制,保证输出电压稳定指标的完美,使得用户负载在运行稳定、经济、高效。
(7)高可靠性、维护方便
ZG_SPS系列高压岸电电源变频系统的功率回路采用的1700V高压IGBT功率模块,具有较大的电压裕度,IGBT模块的触发与过流保护采用专用驱动模块电路,具有高可靠性。控制器采用双DSP及大规模集成电路技术,工业级机箱设计,可靠的电磁防护功能,集高压变频调速控制和专业的电机保护功能于一体。成套系统具备完善的故障定位和保护功能,针对电机和电缆可能发生的相间短路和单相接地故障,特殊设计了三重防输出相间短路功能和过电压抑制器,产品更安全可靠(首家通过国家权威机构检测包括输出相间短路保护在内的所有保护功能)。系统采用模块化设计,结构工艺设计完善,单元组件具有互换性,若出现故障,可使用简单工具在几分钟内进行更换。成套装置具备安全的保护和五防功能。
 
3 主要技术性能指标

 

 

过载能力

100%In连续;130%In 1分钟;180%In立即保护;

电压

SPWM移相叠加波形,0~Un(标称额定输出电压值)连续可调

三相电压不平衡度

3%

负载稳压率

1%

输出电压波形失真度

小于3%

输出频率

精度0.01HZ,50HZ/60HZ可设置

 

 

相数、频率

三相:50/60Hz

允许频率波动

频率:-5 ~   +5%

输入电压

6KV/10KV;-15 ~ +15%以内正常运行

输入功率因数

>0.96(20%负荷以上)

整流电路

36脉波(6级串联)

输入电流谐波

<3% (额定负载)

系统控制器

TI公司电机控制专用高速DSP芯片

控制电源

AC380V,交流电源为三相电源,功率10kVA

输入/输出接口

16数字量输入/16数字量输出

2模拟量输入/2模拟量输出(4~20mA或0~10V信号)

以上为基本配置,可选更多路,以订货技术协议为准。

通讯接口

RS232,RS485,CAN网络,Profibus

信号隔离方式

光电隔离

控制信号传输

光纤传输,编码转换

显示,计量

输出:频率、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、三相不平衡度、有功电镀、无功电度;故障/报警及其记录;参数设定

运行操作

面板按键、远端开关指令控制

频率设定

面板设定、远端电流模拟控制

运转状态输出

故障、报警接点输出

保护功能

输入具备过流、短路、接地、过压、欠压、过载、过热、逆功率、低频、缺相、IGBT击穿或短路、单元故障等

具备故障、报警记录功能

故障切换

单元旁路功能

安全防护

防护措施

电气五防、闭锁

内部接地电阻

≤0.1Ω

噪声

电磁噪声小于70dB,总噪声小于75dB

使用场所

室内,海拔1000m以下(高海拔需定制),无腐蚀性、爆炸性气体、灰尘,无阳光直射。

温度/湿度

温度:-5~+40oC;湿度:20~95%,无凝露

振动

10~150HZ,0.5g以下

存放条件

-20~70oC

外壳防护等级

IP20(户内型标准),IP55(户外型标准)

冷却方式

强迫风冷

 

4系统柜子结构样式
4.1室内安装结构样式,如下图所示

ZG_SPS岸电电源变频系统

 

4.2室外安装集装箱结构样式,如下图所示

ZG_SPS岸电电源变频系统

 

2017 - 05 - 11
近日,由智光电气负责研制并提供产品技术的营口港岸电项目正式启用,该项目是东北地区首个高压船舶岸电项目,并顺利通过专家评审会评审。        该项目在营口港54#及58#泊位分别安装了一套智光电气研发制造的容量为2MVA和3MVA的集装箱式岸电系统。通过岸电装置和船岸连接装置将10kV港口电源接入靠岸船舶,以代替船用柴油发电机进行供电。该岸电项目采用先进的电力电子技术及港、船电力系统融合技术,可为15万吨级及以下的船舶靠泊时提供正常供电,具有绿色、安全、稳定、高效等优点。         该项目于2016年开始建设,2016年12月试投运并开始向营口港停靠船舶供电,连接该岸电系统的运营船舶采用高压6000V上船模式,能自动将船上负荷转移至岸...
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