摘要：本文通過希望森蘭高壓四象限水冷型船舶岸電電源系統在汕頭某碼頭上的實際應用情況，介紹了該裝置的原理和工作性能，分析了該裝置的優點和實際意義。該電源系統有效解決了船舶?？看a頭期間港口環境污染問題，同時有效解決并網時逆功率問題，教常規岸電電源系統供電更可靠，具有雙向并網功能，能夠適應多種船舶并網需求，降低船舶系統改造成本，是船舶岸電電源系統在高溫、高鹽霧使用環境下的全新散熱解決方案，具有良好的應用前景。

1.船舶岸電電源系統方案介紹

船舶?？看a頭時，通過船上發電機系統給船上輔機系統供電，實現船舶?？科陂g，船上輔機設備的正常供電，針對國際船舶，船上供電設備頻率一般為60Hz，電壓等級一般為6.6kV或460V，而國內船舶，船上供電設備頻率一般為50Hz，電壓等級一般為6kV或400V。

為了響應國家節能環保要求，船舶靠港期間，需要逐漸停止船上柴油發電系統供電，而通過岸上電源給船上輔機設備供電?？紤]到國內電網頻率為50Hz，因此，無法直接給船上設備供電，需要通過岸上專用岸電電源系統將船上50Hz電源轉化為船舶能夠使用的60Hz電源，通過碼頭前沿接線箱，實現給船舶供電。

一般情況下，岸電電源系統采用普通兩象限或四象限方案，希望森蘭根據岸電電源對電源質量要求高，以及碼頭高鹽霧、高腐蝕、潮濕的應用環境，森蘭在行業內首次推出了水冷型高壓四象限電源系統。

2.森蘭水冷型高壓四象限變頻電源系統介紹

希望森蘭水冷型VFPS系列岸電電源組成部分包括以下：電網、高壓配電站、岸電電源系統、碼頭接線箱、船上電纜卷盤、開關柜、并網柜、船上發電機組、水冷系統等，系統原理框及一次圖如下所示：

圖一 VFPS系統原理框圖

水冷型VFPS系列四象限高壓變頻電源系統是希望森蘭科技股份有限公司自主開發的新一代高性能、多功能單元串聯高壓變頻電源系統，具有高功率因數、高可靠性、高效率、低諧波含量、低損耗、易維護、占地少、密封性高，對環境適應好等特點，是高壓直接輸入，逆變高壓直接輸出的“高－高”型四象限高壓變頻器，水冷型四象限高壓變頻器滿足各種工業應用需求，特別適用在在環境惡劣，大功率密閉散熱，電源性能要求高的場合，使用后可大大降低能耗，改善生產工藝，提高生產效率，并可大大提高系統的穩定性和可靠性，延長設備的使用壽命，減少系統維護。

森蘭VFPS系列四象限高壓變頻器采用有源前端功率單元串聯技術，直接輸出3kV、6kV、10kV電壓，屬高-高電壓源型變頻器。由于采用功率單元串聯而非功率器件的直接串聯，因此解決了器件耐壓的問題。同時由于同相各級功率單元輸出SPWM信號通過移相后進行疊加，提高了輸出電壓諧波性能、降低輸出電壓的dv/dt；通過SPWM整流及電流多重化技術降低輸入側諧波，減小了對電網的諧波污染；主控制器采用最電機控制專用數字信號處理器（DSP）、超大規模集成電路可編程器件（CPLD和FPGA）為核心，配合數據采集、單元控制和光纖通信回路以及內置的可編程邏輯控制器（PLC）構成系統控制部分。

功率單元控制系統根據電網輸入電壓，利用快速鎖相跟蹤技術得到電網電壓頻率、數值及相應實時值，控制整流端IGBT的開通與關斷，使整流側電壓相位超前或滯后，實現能量回饋控制。功率單元內部示意如下圖：

圖二 四象限功率單元結構框架圖

森蘭水冷型岸電電源系統，采用內置式純水冷循環冷卻系統，冷卻水在主循環泵的驅動下，供給功率單元水冷基板，將功率單元產生的熱量帶走，通過外循環將內循環水進行冷卻降溫，進行熱量交換，形成一個密閉的變頻裝置循環冷卻系統。森蘭水冷型岸電電源系統安裝于密閉的集裝箱內，變頻裝置與外界環境沒有空氣對流，全封閉空間能有效避免設備免受高鹽霧環境造成的腐蝕現象，冷卻水系統保證變頻岸電電源在高溫、高鹽霧環境下安全、可靠及平穩運行。其水冷系統如下圖：

圖三 水冷系統結構圖

汕頭某碼頭于2019年配套1臺希望森蘭  VFPS-100-066-3150水冷型高壓四象限岸電電源系統，其主回路單線如下圖：

圖四 某項目岸電系統一次圖

3.森蘭水冷型VFPS系列高壓四象限岸電電源系統方案的特點

1. 一鍵啟動技術

VFPS系列岸電電源系統采用特有的控制技術。具有一鍵啟動功能，自動實現并網運行。人性化設計，系統自動化程度高，操作便捷。

2. 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的檢查誤差，導致在并網過程中產生逆功率。VFPS系列岸電電源系統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，從而避免逆功率對變頻電源系統的影響。

3. 無擾動同步并網技術

VFPS系列岸電電源系統自動調整輸出電壓，保證與船上電網電壓同頻、同相、同幅值。

4. 功率單元冗余技術

VFPS系列岸電電源系統的核心功率單元在設計、制造過程中嚴格按照冗余設計的理念充分保證岸電電源的可靠性。

5.AVR自動穩壓技術

VFPS系列岸電電源系統具有自動穩壓功能，當輸入電網電壓發生波動或負載側發生突變時能夠保證輸出電壓不受影響。

6.多重保護技術

VFPS系列岸電電源系統具有完善的保護功能，充分保證人員安全、設備安全。

7. 內置軟PLC技術

VFPS系列岸電電源系統具有內置軟PLC技術，可根據用戶需要，定制控制程序。從而滿足更加復雜的工況應用。模擬量、數字量端口可以根據用戶需要進行擴展。

8. 防涌流技術

VFPS系列岸電電源系統具備防涌流技術，能夠將系統上電電流控制在額定范圍內，對系統電網無任何沖擊。同時也能保證岸電電源系統本身，提高系統使用壽命。

9.電力“五防”技術設計

VFPS系列岸電電源系統嚴格按照國家電力“五防”標準進行設計、制造。針對港口使用的特殊環境，采用專門的防腐及安全聯鎖技術。

10.功率單元水冷設計

功率單元水冷設計可以有效帶走的船舶岸電電源工作產生的熱量，密閉的空間能有效避免受高鹽霧環境造成的腐蝕現象。

4.結語

希望森蘭推出了國內首套高壓四象限水冷型岸電電源系統，不但解決了船舶?？看a頭期間港口環境污染問題；亦能有效解決船舶并網時逆功率問題，較常規岸電電源系統供電更可靠，供電質量更高；水冷系統是船舶岸電電源系統在高溫、高鹽霧使用環境下的全新散熱解決方案，具有雙向并網功能，能夠適應多種船舶并網需求，降低船舶系統改造成本，只需增加一個并網開關即可滿足岸電并網需求。該方案具有良好的應用前景，值得大力推廣。