VFPS系列岸電專用變頻電源，基于森蘭23年在電力電子行業(yè)專業(yè)經(jīng)驗和對港口岸電系統(tǒng)需求了解的基礎(chǔ)上開發(fā)出的一種高性能、清潔能源替代解決方案，被廣泛應(yīng)用到國內(nèi)外港口、電機廠出廠測試電源、風(fēng)機水泵出廠測試電源、壓縮機廠試驗電源等領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)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(tǒng)采用“單元串聯(lián)多電平”的拓撲結(jié)構(gòu)，“高-高”直接輸入輸出方式，通過移相多重化技術(shù)降低輸入側(cè)諧波，減小對電網(wǎng)的諧波污染；各相輸出電壓由多個功率單元，通過SPWM波形調(diào)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(tǒng)采用功率單元串聯(lián)的形式，電壓疊加的原理類似于“電池組疊加”技術(shù)。當(dāng)需要6.6kV輸出時，每相串聯(lián)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(tǒng)最高可以輸出7170V。
VFPS系列岸電電源系統(tǒng)由18個功率單元構(gòu)成，每6個單元串聯(lián)構(gòu)成一相，移相變壓器輸入側(cè)為36脈沖整流，輸出線電壓滿調(diào)制25電平，輸出側(cè)三相構(gòu)成Y型接法，直接給船用系統(tǒng)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(shù)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，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(xiàn)各種借口和控制功能，FPGA強大的數(shù)據(jù)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(xiàn)“死機”現(xiàn)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(tǒng)，具有明顯的優(yōu)勢。
控制系統(tǒng)為變頻器核心控制單元，既要協(xié)調(diào)所有功率單元工作和控制，又要實現(xiàn)負載及岸電電源系統(tǒng)本身的各種保護功能，同時也實現(xiàn)與用戶控制系統(tǒng)之間開關(guān)量、模擬量的輸入輸出信號控制。控制系統(tǒng)和功率單元之間采用高速光纖通訊，保證控制系統(tǒng)和高壓電源之間在電氣上完全隔離，系統(tǒng)具有極高的安全性和抗干擾能力。
主控系統(tǒng)主要由主控板、外部接口及一些檢測電路構(gòu)成。電氣控制接口負責(zé)電氣開關(guān)的控制以及用戶操作指令的接收。主控板由主控電路、監(jiān)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(zé)PWM脈沖的計算并通過光纖通訊電路發(fā)送到功率單元，液晶人機界面負責(zé)與參數(shù)設(shè)置以及狀態(tài)顯示等。
VFPS系列高壓變頻電源技術(shù)參數(shù)
內(nèi)容 | 參數(shù) | 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(shù) | ≥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(shè)置 |
電源系統(tǒng)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(wěn)態(tài)電壓波動范圍 | -1％≤穩(wěn)態(tài)≤1％ | ||
暫態(tài)電壓波動范圍 | -3％≤暫態(tài)≤3％，50%突加突卸 | ||
穩(wěn)態(tài)頻率波動范圍 | -0.05％≤穩(wěn)態(tài)≤0.05％ | ||
暫態(tài)頻率波動范圍 | -4％≤暫態(tài)≤4％，50%突加突卸 | ||
電壓突變恢復(fù)時間 | ≤0.5s | ||
頻率突變恢復(fù)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(shù)，及實時運行狀態(tài)，報警記錄及事件記錄功能 | |
設(shè)置 | 多功能參數(shù)設(shè)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(shè)置 輸入輸出功能可設(shè)置0（4）～20mA，0（2）～10V等7種類型可選 | |
數(shù)字輸入/輸出量 | 8路數(shù)字量輸入、5路數(shù)字量輸出（可擴展 內(nèi)部虛擬REV/FWD等38種數(shù)字輸入功能可設(shè)置 報警/故障等52中數(shù)字輸出功能可設(shè)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(lián)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(huán)境及其它 | 環(huán)境溫度/濕度 | -15℃～45℃（超過45℃降額運行），5%～95%（無凝露） | |
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
1) 針對岸電電源工作特點，在岸電電源高壓側(cè)有防勵磁涌流限流功能，當(dāng)沒有連船時，系統(tǒng)損耗接近等于零。當(dāng)需要連船時，合高壓瞬間，沒有涌流發(fā)生，合閘次數(shù)不受限制；
2) 為降低電網(wǎng)對于電源的諧波影響，同時也避免給電網(wǎng)造成更多諧波，變頻電源采用單元串聯(lián)多電平方案，通過移相由低脈波數(shù)整流器構(gòu)成的高脈波數(shù)整流系統(tǒng)將整流器中的相位抵消，其網(wǎng)側(cè)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(shù)成反比，而與基波有效值的比值是諧波次數(shù)的倒數(shù)。岸電系統(tǒng)逆變側(cè)采用高載波逆變設(shè)計和輸出濾波，功率因數(shù)≥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(shù)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(fā)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(xiàn)各種借口和控制功能，FPGA強大的數(shù)據(jù)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(xiàn)“死機”現(xiàn)象；
4) 變頻電源效率≥98.5％（100％負荷）；
5) 重載設(shè)計，當(dāng)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，2～4倍反時限保護，保護曲線可設(shè)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功交互，通過硬件設(shè)計加軟件設(shè)計，可以有效抑制并網(wǎng)過程中產(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)過程中因船用同期并網(wǎng)系統(tǒng)存在檢查誤差，導(dǎo)致在并網(wǎng)過程中會產(chǎn)生逆功率。我方針對此類情況開發(fā)的逆功率反抑制技術(shù)能夠自動檢測逆功率并實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)，通過軟件控制從根源上抑制逆功率的產(chǎn)生，徹底解決逆功率問題，系統(tǒng)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(shè)計，冗余設(shè)計，維護方便，可靠性高；
10) 內(nèi)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(tǒng)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(diào)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(wěn)壓功能，當(dāng)電網(wǎng)電壓波動時，通過內(nèi)部PID閉環(huán)控制，實現(xiàn)輸出電網(wǎng)不隨電網(wǎng)波動而波動，不隨負載波動而改變；
14) 五防功能設(shè)計，防止誤操作事件發(fā)生，使系統(tǒng)更加的安全。針對港口使用的特殊環(huán)境，采用專門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 |
