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VFPS系列高壓岸電電源

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VFPS系列岸電專用變頻電源,基于森蘭23年在電力電子行業專業經驗和對港口岸電系統需求了解的基礎上開發出的一種高性能、清潔能源替代解決方案,被廣泛應用到國內外港口、電機廠出廠測試電源、風機水泵出廠測試電源、壓縮機廠試驗電源等領域,取得了顯著的經濟效益和社會效益。



一次方案示意圖(我司欽州港項目)

2.2 VFPS系列高壓變頻電源原理

VFPS系列岸電電源系統采用單元串聯多電平的拓撲結構,-直接輸入輸出方式,通過移相多重化技術降低輸入側諧波,減小對電網的諧波污染;各相輸出電壓由多個功率單元,通過SPWM波形調制與疊加而成,降低了輸出電壓諧波含量和輸出電壓dv/dt變化率。


VFPS系列岸電電源系統采用功率單元串聯的形式,電壓疊加的原理類似于電池組疊加技術。當需要6.6kV輸出時,每相串聯6個功率單元,每個功率單元輸出的交流有效值為634V,相電壓3810V,線電壓6600V。每個單元最高可以輸出690V,系統最高可以輸出7170V。

VFPS系列岸電電源系統由18個功率單元構成,每6個單元串聯構成一相,移相變壓器輸入側為36脈沖整流,輸出線電壓滿調制25電平,輸出側三相構成Y型接法,直接給船用系統供電。


VFPS系列岸電電源控制器采用DSP+ARM+FPGA的模式,采用多重數字微處理器的配置,各芯片采用最先進的配置,分工明確各自發揮各自的特長,DSP主頻150M專門的電機控制芯片處理運算算法,ARM豐富的外部接口便于實現各種借口和控制功能,FPGA強大的數據處理能力,和豐富的接口保證了主控制器和每個單元之間的通信及故障反饋;主控制器處理速度達到了納秒級別確保不出現“死機”現象,可靠性高,運算速度快,相比單片機為核心器件組成的主控系統,具有明顯的優勢。


控制系統為變頻器核心控制單元,既要協調所有功率單元工作和控制,又要實現負載及岸電電源系統本身的各種保護功能,同時也實現與用戶控制系統之間開關量、模擬量的輸入輸出信號控制??刂葡到y和功率單元之間采用高速光纖通訊,保證控制系統和高壓電源之間在電氣上完全隔離,系統具有極高的安全性和抗干擾能力。

主控系統主要由主控板、外部接口及一些檢測電路構成。電氣控制接口負責電氣開關的控制以及用戶操作指令的接收。主控板由主控電路、監控電路、液晶人機界面通訊接口、電壓電流檢測電路以及光纖通訊電路組成。主控電路負責PWM脈沖的計算并通過光纖通訊電路發送到功率單元,液晶人機界面負責與參數設置以及狀態顯示等。

VFPS系列高壓變頻電源技術參數

內容

參數

備注

輸入

額定輸入電壓

310kV-20%+15%


額定輸入頻率

50Hz±5%


功率因數

0.95(負載大于20%


輸出

額定輸出電壓

6kV/50Hz

6.6kV/60Hz


基本性能

過載能力

120%/60min;

150%/1min(每30S一次,共三次);

200%400%反時限保護

保護曲線可設置

電源系統效率

97%


變頻電源功率柜滿載效率

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%


穩態電壓波動范圍

-1穩態≤1


暫態電壓波動范圍

-3暫態≤3%,50%突加突卸


穩態頻率波動范圍

-0.05穩態≤0.05


暫態頻率波動范圍

-4暫態≤4%,50%突加突卸


電壓突變恢復時間

≤0.5s


頻率突變恢復時間

≤0.5s


操控界面

顯示

多語言彩色觸摸屏人機界面,能同時顯示輸入、輸出電壓、電流、功率等基本電氣參數,及實時運行狀態,報警記錄及事件記錄功能


設置

多功能參數設置


操作

本地、遠控、上位機通訊


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置 輸入輸出功能可設置04)~20mA,02)~10V7種類型可選


數字輸入/輸出量

8路數字量輸入、5路數字量輸出(可擴展 內部虛擬REV/FWD38種數字輸入功能可設置 報警/故障等52中數字輸出功能可設置


通訊功能

MODBUS-RTU、PROFIBUS-DP、TCP/IP (協議階段確定)


控制電源容量

單相220VAC或三相380VAC 3KVA 雙電源冗余


保護功能

變頻電源:過流保護、過載保護、短路保護、三相電流不平衡、瞬時掉電保護、輸入輸出缺相保護、過壓保護、欠壓保護、過熱保護、接地保護、外部故障聯鎖停機保護、單元自動旁路、逆功率保護、無功抑制。

功率單元:輸入缺相保護,欠壓保護,過壓失速保護,過壓保護,過流保護,超溫保護,NTC斷線保護,上行通訊保護,下行通訊保護,模塊故障保護。


環境及其它

環境溫度/濕度

-15℃~45℃(超過45℃降額運行),5%95%(無凝露)


海波高度

1000

冷卻方式

強迫風冷

防護等級

IP30(標配)/IP40(選配無塵新風)


安全性能

符合標準EN 61800-5-1


防震性能

符合標準EN 50274/BGV A3


 

2.4 VFPS系列高壓變頻電源特點

1) 針對岸電電源工作特點,在岸電電源高壓側有防勵磁涌流限流功能,當沒有連船時,系統損耗接近等于零。當需要連船時,合高壓瞬間,沒有涌流發生,合閘次數不受限制;

2) 為降低電網對于電源的諧波影響,同時也避免給電網造成更多諧波,變頻電源采用單元串聯多電平方案,通過移相由低脈波數整流器構成的高脈波數整流系統將整流器中的相位抵消,其網側電流僅含36k±1及以上次諧波,而且各次諧波的有效值與其諧波次數成反比,而與基波有效值的比值是諧波次數的倒數。岸電系統逆變側采用高載波逆變設計和輸出濾波,功率因數≥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,采用多重數字微處理器的配置,各芯片采用最先進的配置,分工明確各自發揮各自的特長,DSP主頻150M專門的電機控制芯片處理運算算法,ARM豐富的外部接口便于實現各種借口和控制功能,FPGA強大的數據處理能力,和豐富的接口保證了主控制器和每個單元之間的通信及故障反饋;主控制器處理速度達到了納秒級別確保不出現“死機”現象;

4) 變頻電源效率≥98.5%(100%負荷);

5) 重載設計,當船舶上有大功率負載啟動時,能夠不受影響,1.2倍過載60分鐘,1.5倍過載1分鐘,24倍反時限保護,保護曲線可設置。針對連船并網瞬間有可能產生逆功率和船上變壓器充電的無功交互,通過硬件設計加軟件設計,可以有效抑制并網過程中產生的各種沖擊情況,使連船成功率100%;

6) 逆功率反抑制技術,在并網過程中因船用同期并網系統存在檢查誤差,導致在并網過程中會產生逆功率。我方針對此類情況開發的逆功率反抑制技術能夠自動檢測逆功率并實現自動調節,通過軟件控制從根源上抑制逆功率的產生,徹底解決逆功率問題,系統可靠性行業領先。

7) 變壓器絕緣等級為H級,溫升級別為B級考核;

8) 防護等級:IP30;

9) 采用模塊化設計,冗余設計,維護方便,可靠性高;

10) 內部通訊網絡采用光纖網絡,通訊傳輸速度快,抗干擾能力強;

11) 系統控制電源采用雙電源冗余供電,一路可接收AC220V、DC220V

12) 一鍵啟動功能,自動調相功能,減少操作維護工作量,使操作更簡單,連船更高效;

13) 自動穩壓功能,當電網電壓波動時,通過內部PID閉環控制,實現輸出電網不隨電網波動而波動,不隨負載波動而改變;

14) 五防功能設計,防止誤操作事件發生,使系統更加的安全。針對港口使用的特殊環境,采用專門的防鹽霧防腐蝕處理技術;

 

2.5 VFPS系列高壓變頻電源尺寸

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1MW高壓變頻器電源尺寸(包含隔離變壓器)

不同型號尺寸如下:

容量(MW)

型號

(m)

(m)

(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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