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)驗和對港口岸電系統需求了解的基礎上開(kāi)發(fā)出的一種高性能、清潔能源替代解決方案，被廣泛應用到國內外港口、電機廠(chǎng)出廠(chǎng)測試電源、風(fēng)機水泵出廠(chǎng)測試電源、壓縮機廠(chǎng)試驗電源等領(lǐng)域，取得了顯著(zhù)的經(jīng)濟效益和社會(huì )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(lián)多電平”的拓撲結構，“高-高”直接輸入輸出方式，通過(guò)移相多重化技術(shù)降低輸入側諧波，減小對電網(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(lián)的形式，電壓疊加的原理類(lèi)似于“電池組疊加”技術(shù)。當需要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(xiàn)電壓6600V。每個(gè)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(gè)功率單元構成，每6個(gè)單元串聯(lián)構成一相，移相變壓器輸入側為36脈沖整流，輸出線(xiàn)電壓滿(mǎn)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，基于多重數字微處理器技術(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(cháng)，DSP主頻150M專(zhuān)門(mén)的電機控制芯片處理運算算法，ARM豐富的外部接口便于實(shí)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(gè)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(yōu)勢。
控制系統為變頻器核心控制單元，既要協(xié)調所有功率單元工作和控制，又要實(shí)現負載及岸電電源系統本身的各種保護功能，同時(shí)也實(shí)現與用戶(hù)控制系統之間開(kāi)關(guān)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(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(guò)光纖通訊電路發(fā)送到功率單元，液晶人機界面負責與參數設置以及狀態(tài)顯示等。
VFPS系列高壓變頻電源技術(shù)參數
內容 | 參數 | 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 | ≥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(guò)載能力 | 120%/60min； 150%/1min（每30S一次，共三次）； 200%～400%反時(shí)限保護 | 保護曲線(xiàn)可設置 |
電源系統效率 | ≥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% | ||
穩態(tài)電壓波動(dòng)范圍 | -1％≤穩態(tài)≤1％ | ||
暫態(tài)電壓波動(dòng)范圍 | -3％≤暫態(tài)≤3％，50%突加突卸 | ||
穩態(tài)頻率波動(dòng)范圍 | -0.05％≤穩態(tài)≤0.05％ | ||
暫態(tài)頻率波動(dòng)范圍 | -4％≤暫態(tài)≤4％，50%突加突卸 | ||
電壓突變恢復時(shí)間 | ≤0.5s | ||
頻率突變恢復時(shí)間 | ≤0.5s | ||
操控界面 | 顯示 | 多語(yǔ)言彩色觸摸屏人機界面，能同時(shí)顯示輸入、輸出電壓、電流、功率等基本電氣參數，及實(shí)時(shí)運行狀態(tài)，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0（4）～20mA，0（2）～10V等7種類(lèi)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/FWD等38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(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 | ||
保護功能 | 變頻電源：過(guò)流保護、過(guò)載保護、短路保護、三相電流不平衡、瞬時(shí)掉電保護、輸入輸出缺相保護、過(guò)壓保護、欠壓保護、過(guò)熱保護、接地保護、外部故障聯(lián)鎖停機保護、單元自動(dòng)旁路、逆功率保護、無(wú)功抑制。 功率單元：輸入缺相保護，欠壓保護，過(guò)壓失速保護，過(guò)壓保護，過(guò)流保護，超溫保護，NTC斷線(xiàn)保護，上行通訊保護，下行通訊保護，模塊故障保護。 | ||
環(huán)境及其它 | 環(huán)境溫度/濕度 | -15℃～45℃（超過(guò)45℃降額運行），5%～95%（無(wú)凝露） | |
海波高度 | ＜1000米 | ||
冷卻方式 | 強迫風(fēng)冷 | ||
防護等級 | IP30（標配）/IP40（選配無(wú)塵新風(fēng)） | ||
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(diǎn)
1) 針對岸電電源工作特點(diǎn)，在岸電電源高壓側有防勵磁涌流限流功能，當沒(méi)有連船時(shí)，系統損耗接近等于零。當需要連船時(shí)，合高壓瞬間，沒(méi)有涌流發(fā)生，合閘次數不受限制；
2) 為降低電網(wǎng)對于電源的諧波影響，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(wǎng)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(jìn)的配置，分工明確各自發(fā)揮各自的特長(cháng)，DSP主頻150M專(zhuān)門(mén)的電機控制芯片處理運算算法，ARM豐富的外部接口便于實(shí)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(gè)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(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，保護曲線(xiàn)可設置。針對連船并網(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)硬件設計加軟件設計，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)系統存在檢查誤差，導致在并網(wǎng)過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生逆功率。我方針對此類(lèi)情況開(kāi)發(fā)的逆功率反抑制技術(shù)能夠自動(dòng)檢測逆功率并實(shí)現自動(dòng)調節，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，系統可靠性行業(yè)領(lǐng)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(wǎng)絡(luò )采用光纖網(wǎng)絡(luò )，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(dòng)功能，自動(dòng)調相功能，減少操作維護工作量，使操作更簡(jiǎn)單，連船更高效；
13) 自動(dòng)穩壓功能，當電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)，通過(guò)內部PID閉環(huán)控制，實(shí)現輸出電網(wǎng)不隨電網(wǎng)波動(dòng)而波動(dòng)，不隨負載波動(dòng)而改變；
14) 五防功能設計，防止誤操作事件發(fā)生，使系統更加的安全。針對港口使用的特殊環(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）
不同型號尺寸如下：
容量(MW) | 型號 | 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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