VFPS系列岸電專(zhuān)用變頻電源，基于森蘭23年在電力電子行業(yè)專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)港口岸電系統(tǒng)需求了解的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出的一種高性能、清潔能源替代解決方案，被廣泛應(yīng)用到國(guó)內(nèi)外港口、電機(jī)廠出廠測(cè)試電源、風(fēng)機(jī)水泵出廠測(cè)試電源、壓縮機(jī)廠試驗(yàn)電源等領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
一次方案示意圖（我司欽州港項(xiàng)目）
2.2 VFPS系列高壓變頻電源原理
VFPS系列岸電電源系統(tǒng)采用“單元串聯(lián)多電平”的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，“高-高”直接輸入輸出方式，通過(guò)移相多重化技術(shù)降低輸入側(cè)諧波，減小對(duì)電網(wǎng)的諧波污染；各相輸出電壓由多個(gè)功率單元，通過(guò)SPWM波形調(diào)制與疊加而成，降低了輸出電壓諧波含量和輸出電壓dv/dt變化率。
VFPS系列岸電電源系統(tǒng)采用功率單元串聯(lián)的形式，電壓疊加的原理類(lèi)似于“電池組疊加”技術(shù)。當(dāng)需要6.6kV輸出時(shí)，每相串聯(lián)6個(gè)功率單元，每個(gè)功率單元輸出的交流有效值為634V，相電壓3810V，線電壓6600V。每個(gè)單元最高可以輸出690V，系統(tǒng)最高可以輸出7170V。
VFPS系列岸電電源系統(tǒng)由18個(gè)功率單元構(gòu)成，每6個(gè)單元串聯(lián)構(gòu)成一相，移相變壓器輸入側(cè)為36脈沖整流，輸出線電壓滿(mǎn)調(diào)制25電平，輸出側(cè)三相構(gòu)成Y型接法，直接給船用系統(tǒng)供電。
VFPS系列岸電電源控制器采用DSP+ARM+FPGA的模式，基于多重?cái)?shù)字微處理器技術(shù)，各芯片采取行業(yè)主流配置，分工明確各自發(fā)揮各自的特長(zhǎng)，DSP主頻150M專(zhuān)門(mén)的電機(jī)控制芯片處理運(yùn)算算法，ARM豐富的外部接口便于實(shí)現(xiàn)各種借口和控制功能，FPGA強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，和豐富的接口保證了主控制器和每個(gè)單元之間的通信及故障反饋；主控制器處理速度達(dá)到了納秒級(jí)別確保不出現(xiàn)“死機(jī)”現(xiàn)象，可靠性高，運(yùn)算速度快，相比單片機(jī)為核心器件組成的主控系統(tǒng)，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
控制系統(tǒng)為變頻器核心控制單元，既要協(xié)調(diào)所有功率單元工作和控制，又要實(shí)現(xiàn)負(fù)載及岸電電源系統(tǒng)本身的各種保護(hù)功能，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)與用戶(hù)控制系統(tǒng)之間開(kāi)關(guān)量、模擬量的輸入輸出信號(hào)控制。控制系統(tǒng)和功率單元之間采用高速光纖通訊，保證控制系統(tǒng)和高壓電源之間在電氣上完全隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性和抗干擾能力。
主控系統(tǒng)主要由主控板、外部接口及一些檢測(cè)電路構(gòu)成。電氣控制接口負(fù)責(zé)電氣開(kāi)關(guān)的控制以及用戶(hù)操作指令的接收。主控板由主控電路、監(jiān)控電路、液晶人機(jī)界面通訊接口、電壓電流檢測(cè)電路以及光纖通訊電路組成。主控電路負(fù)責(zé)PWM脈沖的計(jì)算并通過(guò)光纖通訊電路發(fā)送到功率單元，液晶人機(jī)界面負(fù)責(zé)與參數(shù)設(shè)置以及狀態(tài)顯示等。
VFPS系列高壓變頻電源技術(shù)參數(shù)
內(nèi)容 | 參數(shù) | 備注 | |
輸入 | 額定輸入電壓 | 3相10kV（-20%～+15%） | |
額定輸入頻率 | 50Hz±5% | ||
功率因數(shù) | ≥0.95（負(fù)載大于20%） | ||
輸出 | 額定輸出電壓 | 6kV/50Hz 6.6kV/60Hz | |
基本性能 | 過(guò)載能力 | 120%/60min； 150%/1min（每30S一次，共三次）； 200%～400%反時(shí)限保護(hù) | 保護(hù)曲線可設(shè)置 |
電源系統(tǒng)效率 | ≥97% | ||
變頻電源功率柜滿(mǎn)載效率 | ≥98.5% | ||
頻率分辨率 | 0.01Hz | ||
輸出電壓總諧波失真度（THDu） | ≤2% | ||
輸出電流總諧波失真度（THDi） | ≤3% | ||
三相阻抗不平衡輸出能力 | ≥25% | ||
穩(wěn)態(tài)電壓波動(dòng)范圍 | -1％≤穩(wěn)態(tài)≤1％ | ||
暫態(tài)電壓波動(dòng)范圍 | -3％≤暫態(tài)≤3％，50%突加突卸 | ||
穩(wěn)態(tài)頻率波動(dòng)范圍 | -0.05％≤穩(wěn)態(tài)≤0.05％ | ||
暫態(tài)頻率波動(dòng)范圍 | -4％≤暫態(tài)≤4％，50%突加突卸 | ||
電壓突變恢復(fù)時(shí)間 | ≤0.5s | ||
頻率突變恢復(fù)時(shí)間 | ≤0.5s | ||
操控界面 | 顯示 | 多語(yǔ)言彩色觸摸屏人機(jī)界面，能同時(shí)顯示輸入、輸出電壓、電流、功率等基本電氣參數(shù)，及實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，報(bào)警記錄及事件記錄功能 | |
設(shè)置 | 多功能參數(shù)設(shè)置 | ||
操作 | 本地、遠(yuǎn)控、上位機(jī)通訊 | ||
控制 | 模擬輸入/輸出量 | 3路模擬量輸入、4路模擬量輸出 電壓型或電流型可設(shè)置 輸入輸出功能可設(shè)置0（4）～20mA，0（2）～10V等7種類(lèi)型可選 | |
數(shù)字輸入/輸出量 | 8路數(shù)字量輸入、5路數(shù)字量輸出（可擴(kuò)展 內(nèi)部虛擬REV/FWD等38種數(shù)字輸入功能可設(shè)置 報(bào)警/故障等52中數(shù)字輸出功能可設(shè)置 | ||
通訊功能 | MODBUS-RTU、PROFIBUS-DP、TCP/IP （協(xié)議階段確定） | ||
控制電源容量 | 單相220VAC或三相380VAC 3KVA 雙電源冗余 | ||
保護(hù)功能 | 變頻電源：過(guò)流保護(hù)、過(guò)載保護(hù)、短路保護(hù)、三相電流不平衡、瞬時(shí)掉電保護(hù)、輸入輸出缺相保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、接地保護(hù)、外部故障聯(lián)鎖停機(jī)保護(hù)、單元自動(dòng)旁路、逆功率保護(hù)、無(wú)功抑制。 功率單元：輸入缺相保護(hù)，欠壓保護(hù)，過(guò)壓失速保護(hù)，過(guò)壓保護(hù)，過(guò)流保護(hù)，超溫保護(hù)，NTC斷線保護(hù)，上行通訊保護(hù)，下行通訊保護(hù)，模塊故障保護(hù)。 | ||
環(huán)境及其它 | 環(huán)境溫度/濕度 | -15℃～45℃（超過(guò)45℃降額運(yùn)行），5%～95%（無(wú)凝露） | |
海波高度 | ＜1000米 | ||
冷卻方式 | 強(qiáng)迫風(fēng)冷 | ||
防護(hù)等級(jí) | IP30（標(biāo)配）/IP40（選配無(wú)塵新風(fēng)） | ||
安全性能 | 符合標(biāo)準(zhǔn)EN 61800-5-1 | ||
防震性能 | 符合標(biāo)準(zhǔn)EN 50274/BGV A3 | ||
2.4 VFPS系列高壓變頻電源特點(diǎn)
1) 針對(duì)岸電電源工作特點(diǎn)，在岸電電源高壓側(cè)有防勵(lì)磁涌流限流功能，當(dāng)沒(méi)有連船時(shí)，系統(tǒng)損耗接近等于零。當(dāng)需要連船時(shí)，合高壓瞬間，沒(méi)有涌流發(fā)生，合閘次數(shù)不受限制；
2) 為降低電網(wǎng)對(duì)于電源的諧波影響，同時(shí)也避免給電網(wǎng)造成更多諧波，變頻電源采用單元串聯(lián)多電平方案，通過(guò)移相由低脈波數(shù)整流器構(gòu)成的高脈波數(shù)整流系統(tǒng)將整流器中的相位抵消，其網(wǎng)側(cè)電流僅含36k±1及以上次諧波，而且各次諧波的有效值與其諧波次數(shù)成反比，而與基波有效值的比值是諧波次數(shù)的倒數(shù)。岸電系統(tǒng)逆變側(cè)采用高載波逆變?cè)O(shè)計(jì)和輸出濾波，功率因數(shù)≥0.95，保證輸出電壓總諧波失真度THD<2％；
3) 變頻電源裝置控制器采用DSP+ARM+FPGA的模式，采用多重?cái)?shù)字微處理器的配置，各芯片采用最先進(jìn)的配置，分工明確各自發(fā)揮各自的特長(zhǎng)，DSP主頻150M專(zhuān)門(mén)的電機(jī)控制芯片處理運(yùn)算算法，ARM豐富的外部接口便于實(shí)現(xiàn)各種借口和控制功能，FPGA強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力，和豐富的接口保證了主控制器和每個(gè)單元之間的通信及故障反饋；主控制器處理速度達(dá)到了納秒級(jí)別確保不出現(xiàn)“死機(jī)”現(xiàn)象；
4) 變頻電源效率≥98.5％（100％負(fù)荷）；
5) 重載設(shè)計(jì)，當(dāng)船舶上有大功率負(fù)載啟動(dòng)時(shí)，能夠不受影響，1.2倍過(guò)載60分鐘，1.5倍過(guò)載1分鐘，2～4倍反時(shí)限保護(hù)，保護(hù)曲線可設(shè)置。針對(duì)連船并網(wǎng)瞬間有可能產(chǎn)生逆功率和船上變壓器充電的無(wú)功交互，通過(guò)硬件設(shè)計(jì)加軟件設(shè)計(jì)，可以有效抑制并網(wǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的各種沖擊情況，使連船成功率100%；
6) 逆功率反抑制技術(shù)，在并網(wǎng)過(guò)程中因船用同期并網(wǎng)系統(tǒng)存在檢查誤差，導(dǎo)致在并網(wǎng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生逆功率。我方針對(duì)此類(lèi)情況開(kāi)發(fā)的逆功率反抑制技術(shù)能夠自動(dòng)檢測(cè)逆功率并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，通過(guò)軟件控制從根源上抑制逆功率的產(chǎn)生，徹底解決逆功率問(wèn)題，系統(tǒng)可靠性行業(yè)領(lǐng)先。
7) 變壓器絕緣等級(jí)為H級(jí)，溫升級(jí)別為B級(jí)考核；
8) 防護(hù)等級(jí)：IP30；
9) 采用模塊化設(shè)計(jì)，冗余設(shè)計(jì)，維護(hù)方便，可靠性高；
10) 內(nèi)部通訊網(wǎng)絡(luò)采用光纖網(wǎng)絡(luò)，通訊傳輸速度快，抗干擾能力強(qiáng)；
11) 系統(tǒng)控制電源采用雙電源冗余供電，一路可接收AC220V、DC220V
12) 一鍵啟動(dòng)功能，自動(dòng)調(diào)相功能，減少操作維護(hù)工作量，使操作更簡(jiǎn)單，連船更高效；
13) 自動(dòng)穩(wěn)壓功能，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，通過(guò)內(nèi)部PID閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)輸出電網(wǎng)不隨電網(wǎng)波動(dòng)而波動(dòng)，不隨負(fù)載波動(dòng)而改變；
14) 五防功能設(shè)計(jì)，防止誤操作事件發(fā)生，使系統(tǒng)更加的安全。針對(duì)港口使用的特殊環(huán)境，采用專(zhuān)門(mén)的防鹽霧防腐蝕處理技術(shù)；
2.5 VFPS系列高壓變頻電源尺寸
1MW高壓變頻器電源尺寸（包含隔離變壓器）
不同型號(hào)尺寸如下：
容量(MW) | 型號(hào) | 寬(m) | 深(m) | 高(m) |
1 | VFPS-100-066-1000 | 3 | 1.65 | 2.2 |
2 | VFPS-100-066-2000 | 5.3 | 1.5 | 2.3 |
3 | VFPS-100-066-3000 | 5.3 | 1.5 | 2.3 |
5 | VFPS-100-066-5000 | 6 | 1.5 | 2.5 |
8 | VFPS-100-066-8000 | 6.34 | 1.8 | 2.5 |
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