导读
一、船舶岸电的双向
并网控制现状与问题
船舶岸电双向并网控制的本质为，通过对船舶发电机组、岸电电源进行调节，使其系统参数趋同，进而保证电力供应的稳定性，在这一问题研究过程中，其重点在于“岸并船”、“船并岸”2 个角度 [1]。
“岸并船”指的是将岸电电网并入船舶电网，其本质在于对变频器参数进行调节，使其输出电压与船舶电网相匹配，其核心在于变频器的有效控制。
因此，在“岸并船”的过程中，模型建设、控制策略选择均对最终结果存在比较重大的影响 [2]。
“船并岸”指的是将船舶电网并入岸电电网，其本质在于对柴油发电机进行转速调节，并在检测岸电电源参数的基础上进行电网并入，与“岸并船”相比，该过程对于岸电一侧变频器调节的难度相对较低，但是提升了对船舶电力系统的调节难度。
整个并网过程基本由船舶电力系统来完成，对于冲击电压、冲击电流等要素要求相对较高，完善的“船并岸”能够为人工岛礁等特殊岛屿提供稳定的电力支持 [3]。
二、船舶岸电的双向
并网控制结构与流程分析
1、船舶岸电的双向并网总体架构
在实际工作情境中，船舶岸电双向并网系统涉及因素相对比较复杂，但是从整体框架角度来看，主要包括岸基供电系统、船舶电力系统 2 个重要组成部分。
岸电双向并网控制系统总体架构的工作原理如下：
1）岸电基供电系统，该系统的工作原理为，通过连接电网，将高压电送入变频装置中，完成相关参数处理，使其转变为与船舶基本相同的参数，在此基础上，通过电缆卷车、主变电箱等设施，将电能供应到靠港船舶位置。
图1中的智能控制装置主要指的是变频器内环、外环控制器，其功能为变频器输出参数调节。
2）船舶电力系统，包括柴油机组、生活设备、电气设备 [4]。
具体设备包括柴油机、照明用电、变压器等。
此外，通过对相关文献进行查阅可知，当前岸电双向供电系统的供电方式主要包括低压 - 低压双向供电模式、低压 - 高压双向供电模式、高压 - 低压双向供电模式、高压双向供电模式，其具体情况如表1 所示。
表中的不同模式分别适用于不同电网情境下，需要根据实际情况进行选择。
2、船舶岸电的双向并网结构分析
根据上文内容可知，船舶岸电的双向并网主要为“岸并船”、“船并岸”。
因此，本节从上述 2 个角度分别对船舶岸电的双向并网结构进行分析。
“岸并船”指的是岸电电网为船舶电网提供电力支持，其基本结构如图1所示。
图1 “岸并船”基本结构图
根据图 1 中的内容可知，变压器能够对岸电电网中的高压电，即 10 kV/50 Hz 进行降压处理，分别降到 6.6（6）kV 或者 440（400）V。
其中，滤波装置的核心内容为电感、电容、电阻，其作用为对谐波进行过滤 [5]。
补偿装置的功能是消除船舶感性无功负载，进而提升电能质量。
“船并岸”指的是船舶电网为岸电电网提供电力支持。
在大多数船舶上，通常存在2个以上的柴油发电机组。
因此，在进行设计时，为了保证电力供应尽可能的稳定，大多数技术人员决定将不同柴油发电机组进行分离，其中一部分负责执行船舶原有的电力供应工作，满足电力设备以及照明需求；另一部分则向岸侧进行供电。
从图中即可比较明显的看出该方式的应用策略，能够有效解决人工岛礁等特殊情况供电不足的情况 [6]。
3、船舶岸电的双向并网流程分析
“岸并船”的基本工作流程如下：
1）将系统进行接地设置。
在实践中，不同国家船舶的电制普遍存在一定差异，需要提前进行接电处理以保证系统安全运行。
2）岸基电源与靠港船舶连接连接，即采用岸侧接电箱将两者相连，并确认安全。
3）岸电电源在启动时，使用 V/F控制策略控制变频器输出，并调节变频器参数，调节完成后关闭岸侧开关。
4）修正相关数据，提升岸基电源输出功率。
5）岸基电源系统对船舶电网参数实行监控措施，通过全流程管理保证电气设备安全 [7]。
三、船舶岸电的双向并网控制关键技术
1、双向并网技术分析
船舶岸电双向并网的基本原理为，将岸基电网、船舶电网在特定条件下进行并网，在并网过程中，还需使两者的网络保持一致。
具体而言，需要满足以下条件，系统才可实现稳定运行，即船舶电网、岸电电源的相序、电压幅值、频率、相角均需要保持一致。
双向并网技术即是以实现上述条件为根本遵循的技术类型，本节仅对其中几个关键技术进行分析相序检测及调整方法。
在实践中，相序连接错误会导致设备损坏、系统无法正常运行，本文所提出的相序检测及调整方法具有一定创新价值，能够减少传统操作方法的工作量。
其具体思路为：
1）将三相电源的任意一相设定为A相，其余两相随机分配，命名为B相、C相。
2）按照不同相，制定不同判断程序，当 A 相触发零点指示器时，计数器设置为 0；
当 B 相触发零点指示器时，则根据计数器参数进行操作，如为0，则+1为1，如为-1，则-1为 -2；
当 C 相触发零点指示器时，则根据计数器参数进行操作，如为 1，则 +1 为 2，如为 0，则 -1 为 -1。
3）根据以上逻辑进行 2 次重复操作，根据得出结果进行判断，如计数器数值为 2，则证明三相正确；
如计数器数值为 -2，则证明 B 相、C 相错误，需要进行顺序调整。
4）进行下一步参数检测 [8]。
双向无缝并网参数检测方法。
该流程为相序正确连接后的必要工作，主要包括电压偏差检测、频率偏差检测、相角偏差检测。
其具体技术应用策略如下：
1）电压
偏差检测。
在岸船连接之后，电压偏差检测模块负责对电网电压、岸电电源电压进行偏差值检测，在此基础上判断是否可进行并网、合闸操作，根据规范要求，偏差值应当控制在 10% 以内，此时，输出信号为 1，否则为 0。
2）频率偏差检测。
在岸船连接之后，频率偏差检测模块负责对电网频率、船舶频率进行检测，根据规范要求，偏差值应当控制在0.2 Hz以内，此时，输出信号为1，否则为0。
3）相角偏差检测。
在岸船连接之后，相角偏差检测模块负责对电网、船舶相角进行检测，相角差值的本质为时间差。
在进行同步并网检测时，3 个模块的输出信号都为 1 时，经过延时模块进行延迟，延时时间为 0.2 s，符合条件时才可进行合闸并网。
2、 “岸并船”并网控制系统
在上述技术支持下，本节进行“岸并船”并网控制系统的建设探究。
结合 MATLAB /Simulink 仿真软件，可建设出仿真模型。
“岸并船”并网控制策略为：
1）PQ 控制。
该控制方法的基本原理为，保证逆变器输出功率具有较为稳定的技术特征，以保证整体运行稳定性。
在本次研究中，决定采用功率环 + 电流环的策略。
2）V/F 控制。
即对电压、频率进行控制，以保证整体运行稳定性。
恒压恒频控制，其本质为，当岸电电源为负载进行供电时，保证其电压、频率的稳定。
在本次研究中，决定在岸电变频器的基础上，在控制器中加入电流环，实现电流内环控制 + 电压外环控制。
同时，在电压外环中，使用 PI 控制器对其进行有效调节。
3）下垂控制。
在实践中，船舶电网存在大量感性负载，因此，需要将总阻抗设置为感性。
4）引进虚拟同步发电机，对变频器进行控制，提升其输出频率的稳定性 [9]。
3、“船并岸”并网控制系统
在上述技术支持下，本节进行“岸并船”并网控制系统的建设探究。
“船并岸”并网控制结构图如图 2 所示，结合 MATLAB/Simulink 仿真软件，可建设出仿真模型。
图 2 “船并岸 ”并网控制结构图
“船并岸”并网控制策略为：
1）调速控制器。
即PID，设计 PID 控制时应根据被控对象得到其准确的控制模型。
2）最优励磁控制器。
需根据实际情况以及数学原理建立仿真模型，只有这样才能提高系统的稳定性能 [10]。
四、结 语
本文从船舶岸电的双向并网控制现状出发，分析了基于电力供应的船舶电网在于岸基建立联系时的并网问题，并进一步探讨了优化电力传输稳定性的现实策略。
结合实际技术，进行了并网控制结构的简要建设，由于条件、时间等因素有限，本文的研究具有一定局限性，如未对“船并岸”并网控制的改进的控制方法进行进一步的深入研究，具有一定完善空间。
参考文献：
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