岸上电力系统如何控制谐波和输出功率质量

输入谐波和输出谐波不是相同的

在输入端，调速器从岸电网获取电流。.

整流器可以以脉冲形式而非完美的正弦波形式产生电流。这些电流谐波会流入上游网络，其效应不仅取决于整流器，还取决于电网强度、变压器阻抗以及其他连接设备。.

具有相对较低源阻抗的强大网络，其对给定谐波电流的电压失真可能较弱的网络要小。.

在输出端，逆变器会对船只进行 AC 波形的重建。脉冲宽度调制、转换器拓扑、变压器特性以及滤波都会影响到输出波形的质量。.

在比较规格时，这种区分很重要。 输入电流 THD 价值并不能证明产品的质量。 输出电压波形. 同样，船侧的清洁电压波形并不能显示陆上系统正在从港口网络中抽取多少谐波电流。.

因此，项目规格书中应明确标明所测量的数量以及确切的测量位置。.

相位移如何有助于减少输入谐波

在层级分化的多级岸电配置中，相位转换变器可以为整流电源单元提供多个具有特定相位关系的二级供电源。.

当这些次级绕组的整流电流在变压器主侧汇合时，选定的谐波成分可以被消除或减少。.

每个功率单元都接收到所需的辅助电源，将交流输入转换为直流电，然后使用逆变器段生成可控输出。.

二级绕组的数量、相位偏移和功率单元的布置取决于所选的转换器拓扑、电压等级、容量和谐波目标。因此，这些参数应该根据项目需求进行设计，而不是直接从另一套装置中复制。.

有关转换设备的更多详情，请参阅我们的 海洋频率转换器 页面.

多级 PWM 形状输出波形

在转换器内部，IGBT功率单元使用脉宽调制将其直流链路电压切换。.

当多个单元串联连接时，它们的各个电压级会结合起来形成多级输出波形。更小的电压级可以帮助综合后的波形更接近于正弦波，从而更好地接近最终的船侧转换和滤波阶段。.

在已记录的其中一个高压岸电参考配置中，, 每相使用六个相叠式电力单元.

在这种配置下，该组合转换器输出产生了 25级线路电压波形 在最终的船侧阶段之前。.

这些数字描述了该特定参考拓扑结构。它们并非适用于所有岸电转换器的固定设计值。电池数量和电压水平取决于所需的系统电压、半导体器件规格以及转换器结构。.

因此，更具实用性的采购问题并不在于转换器是否使用多级 PWM，但在所定义的测量点和运行条件下，会规定什么样的功率质量性能，以及如何验证这种性能。.

网格强度会在连接点改变结果

同一台变频器在两个不同的端口安装时，可以产生不同的系统级电力质量结果。.

原因在于，电能转换器只是电网的一部分。.

强大的接地网通常具有较低的源阻抗，并且对给定谐波电流的影响较小。而弱点的接地网则可能因相同的转换器电流而导致电压失真更大。.

变压器阻抗和长电缆线路会给系统带来额外的阻抗。现有电容器组、大型驱动器以及其他非线性负载也可能与谐波环境发生相互作用。.

因此，不应将滤波器和电容单独考虑。在某些网络条件下，阻抗和电容可能会相互作用，从而导致共振问题，而这些问题在仅从转换器的数据表中查看时是无法察觉到的。.

为了进行有意义的网络评估，端口应在拟议的连接点提供可用短路容量或等效源阻抗信息。.

如果没有这些信息，仍然可以讨论转换器的性能，但无法充分评估完整安装对端口网络的影响。.

VEssel Loads 创造了自己独特的电力质量需求

船只并不是一个恒定的阻力载荷。.

泵、风机、压缩机、液压系统、整流器、变频驱动器以及其他电气设备会造成瞬时负载变化、非线性电流和相位失衡。.

当大型电机启动时，最重要的电力质量问题可能根本不是平稳状态谐波失真。更主要的担忧可能是电压波动的大小以及陆上供电系统恢复速度。.

在非线性船舶负载情况下，即使岸上电压保持在规定的范围内，电流失真也可能相对较高。.

不平衡的负载又提出了另一项要求：当三个相的不平衡负载情况相同时，转换器和下游电气系统必须保持可接受的相位电压。.

因此，仅以船只的平均功率输出量作为确定运行状况的依据是不够的。项目评审还应考虑最大功率输出量、启动方式、主要非线性设备、预计负载步幅以及船侧允许电压和频率范围。.

我们的 岸电选择与兼容性指南 解释了在确认最终配置之前通常需要的信息，例如船只和网格信息。.

岸上电力负载测试期间应该测量哪些参数？

只有在记录了运行情况的同时，才能获得电力质量的有效结果。.

根据所商定的 FAT 或验收程序的不同，典型测量内容可能包括：

• 输入电压和输出电压
• 输入电流和输出电流
• 频率
• 有效功率和被动功率
• 功率因数
• V电压和电流谐波失真
• 三相电压和电流失衡
• 在已商定的程序中包含效率因素
• V负载变化时的电压和频率响应

稳态测量和动态测量可以回答不同的问题。在稳定负载下进行谐波测量可以显示该条件下波形质量，而负载步合测试则可以显示当船只需求快速变化时会发生什么情况。.

如果电源质量是验收标准的一部分，那么这两项可能都是必要的。.

参考功率质量测试结果

一项记载的岸上电力测试程序采用分阶段操作，负载分别为 30%、60% 和 100% 。 在温度稳定后，负载运转仍在继续，而波形测量也得以进行。 记录在测试过程中。.

同一份参考文件中还包含了一项20%-30% 次负载变化测试，用于观察系统在不同负载下的响应情况。 需求的变化。.

这些结果属于所指测试配置和测试条件。它们并不代表所有 SDACME 岸上供电系统的通用性能保证。项目验收限值应在技术协议和 FAT 流程中单独规定。.

谐波极限需要一个明确的边界

该项目应说明该要求是否适用于输入电流、输入电压、转换器输出电压、船体连接电压或其他指定测量点。.

它还应定义载荷条件、测量仪器、观测周期以及限制是否仅适用于总谐波失真，亦或是适用于各个谐波阶层。.

这会防止两种技术上不同的测量结果被当作同一种规格进行比较。.

例如，在转换器馈线处测得的输入电流THD不应直接与在船体连接处后由变压器测得的输出电压THD进行比较。.

适用的标准和分类要求可以提供部分框架，而确切的版式、测量范围和项目验收标准仍需得到确认。.

我们的 岸上供电标准与合规性 该页面解释了 IEC/IEEE 80005 框架和项目特定要求如何融入整体的海滨电力设计。.

常见的电力质量问题

比较不同位置测得的THD V值

当在转换器输入端测量一个THD值时，而另一值则在船侧输出端测量时，两者之间的比较就无法直接进行。因此，首先必须确定所测量的量和位置。.

将无负荷波形视为全负荷性能的证明

无负载波形可以验证基本转换器的运行情况，但无法显示完整系统在实际载荷下的运行情况。变压器阻抗、转换器负载以及非线性船舶设备都会影响运行结果。.

在了解 Shore 网络之前，先选择过滤器

在不掌握端口网络的相关信息的情况下，不应该最终确定输入过滤器。 现有电容器组、变压器阻抗、电缆阻抗以及网络条件可以与拟议的滤波装置相互作用。.

检查谐波，但忽略了电机启动

即使系统满足了恒定状态谐波要求，当大型船舶发动机启动时，仍可能出现不可接受的电压波动。因此，电力质量审核应包括与船舶负载情况相关的动态事件。.

将转换器视为一个独立的组件

船舶所看到的最终波形还取决于变压器特性、电缆长度、阻抗以及连接方式。电力质量是系统结果，而非仅限于变压器规格。.

进行岸上电力质量评估所需的信息

在完成转换器配置和验收标准之前，请提供以下信息：

• 海域电网电压和频率
• 可用短路容量或网络阻抗
• 现有变压器和电容器组
• 重大非线性岸面荷载
• 所需转换能力
• VESSEL电压和频率
• 最大船载量
• 最大的电机和启动方式
• 预计的加载步骤
• 重大非线性或不平衡的船载荷
• 所需谐波测量点和限值
• 适用标准或分类要求
• 所需 FAT 和站点测试范围

通过这些输入，可以将转换器、变压器、网络接口和测试计划视为一个电力质量系统，而不是分别独立的设备。.

常见问题解答