南京岸电电源把码头电网工频交流电转成船舶所需的恒频恒压电源。设备结构包含整流单元、直流母线、逆变单元、滤波单元和并网开关。近期更新让各部分工作原理发生了具体变化。

一、整流单元的近期工作方式

输入侧来自10千伏高压电网。变压器先将电压降到690伏。整流单元由晶闸管预充电回路和PWM整流器组成。启动时晶闸管限制冲击电流。正常运行后PWM整流器接管。PWM整流器控制输入电流波形，使电流谐波畸变率低于百分之五。母线电压稳定在1000伏左右。薄膜电容组吸收直流纹波。相比早期二极管整流，新方式能够双向传递能量。船舶发电机回馈电能时可送回电网。

整流控制采用dq轴解耦算法。电网电压不平衡时，负序电流被独立控制。近期更新增加了电网适应功能。电压跌落持续200毫秒时，整流器不脱网。这项特性保证岸电电源连续工作。

二、逆变器的工作原理变化

直流母线电压经过三相全桥逆变电路转换成交流电。功率器件使用IGBT模块。^[1]新型号换成碳化硅MOSFET。碳化硅器件实现20千赫兹开关频率。低开关损耗允许散热器体积缩小。控制系统使用DSP28379加FPGA。DSP完成两套闭环。外环控制输出电压有效值。内环控制电感电流。FPGA产生PWM信号，分辨率0.2微秒。

逆变输出频率范围45赫兹到65赫兹。船舶需要50赫兹时，控制目标设为50赫兹。船侧为60赫兹时，自动跟踪并输出60赫兹。电压幅值根据船舶配电等级设定。近期更新使用自适应调压算法。电缆长度超过50米时，补偿线路压降。补偿量由负载电流和电缆电阻计算。输出电压精度保持±1%。

三、并网环节的同期与切换

岸电电源与船电系统连接前需要完成同期。同期检测单元采集两侧电压信号。比较项目包括幅值、频率、相角。近期更新的数字同期模块将允许相角差缩小到3度。频率差小于0.05赫兹。满足条件后，控制器向断路器发出合闸指令。整个同期判断周期低于1毫秒。

并网后电源执行负载转移。船侧发电机输出功率逐渐降低，岸电功率逐渐升高。转移过程由功率管理器控制。功率变化速率设定为每秒10%。转移完成后船侧发电机断开。近期更新加入瞬时掉电检测。发电机一断开，系统自动转入带载运行。输出电压频率不发生中断。

四、滤波和电压稳定技术更新

逆变器输出的PWM波形含高频分量。LCL滤波器安装在输出侧。滤波器电感磁芯使用非晶材料。非晶材料在宽频率范围内保持稳定电感量。电容采用三相共补方式。截止频率设定在开关频率的五分之一。负载电流经过滤波器后波形平滑。现场调试时记录到电感温升比铁氧体低8摄氏度。

电压稳定算法由重复控制和比例谐振控制器组合。重复控制每周期修正一次误差。比例谐振控制器对基波偏差快速响应。负载突然增加时，输出电压暂降小于百分之五。恢复时间控制在10毫秒以内。近期更新加入负载前馈。前馈量来自输出电流变化率。该算法提前调整调制波。电压波动幅度进一步减小。

五、保护与冗余配置的近期变化

保护功能分布在硬件电路和软件逻辑中。硬件比较器直接连接功率器件驱动芯片。故障出现后驱动信号封锁时间小于200微秒。软件保护记录故障类型和发生时刻。近期更新在直流母线处增加霍尔传感器。母线短路时可在50微秒内触发保护。

功率单元采用模块化设计。单个功率模块容量为100千瓦。整机配置N+1冗余。损坏模块自动退出运行。系统降额后仍可满足全负载运行。监控面板显示冗余状态。维护人员可带电更换模块。冷却系统使用双风扇。任一风扇失效时另一风扇提升转速。

山东运电气有限公司在南京岸电电源项目中提供这套核心工作原理对应的设备。该公司制造的逆变柜和控制柜已经安装在多个港口。实际运行数据与上述参数一致。设备报价和供货范围需通过网页上的电话沟通。