东莞港口船舶靠港期间，使用岸电电源替代船用柴油发电机，能够降低排放和噪音。岸电电源的任务，是把陆地电网的10kV或者35kV交流电，转变成船舶电网需要的440V/60Hz电源，或者400V/50Hz电源。

一、整流环节

整流环节把交流电转变成直流电。设备使用的PWM整流器，内部有六组IGBT开关管，采用电压空间矢量控制。直流母线电压稳定在750V。这种整流器的输入电流谐波小，功率因数保持在0.95以上，不会对港口电网造成冲击。

二、逆变环节

逆变环节把直流电转变成交流电。逆变器使用第七代IGBT模块，^[1]开关频率设定在4kHz。控制方式采用正弦波脉宽调制，输出电压和频率连续可调。输出端加装du/dt滤波器，防止电缆和电机绝缘被过高的电压变化率损坏。

三、滤波与变压

逆变器输出的电压含有高频分量，需要经过LC滤波器和隔离变压器处理。隔离变压器把电压调整到船舶需要的等级，同时把岸电电源和船舶电网进行电气隔离。近期更新中，变压器采用非晶合金铁芯，空载损耗比硅钢铁芯下降40%。

四、控制系统的近期更新

控制系统从单DSP升级为DSP加FPGA结构。DSP负责电压电流闭环计算，FPGA负责产生IGBT的驱动脉冲。控制周期缩短到50微秒。死区补偿算法和负载前馈控制加入之后，船舶上大功率变频负载启动时，电压跌落幅度控制在5%以内，频率波动不超过0.5Hz。

五、并网切换工作原理

船舶从发电机供电切换为岸电供电，需要先同期后转移。控制器检测船舶发电机的电压、频率和相位，自动调整岸电电源的输出参数。检测合格后，闭合船岸连接开关，负载转移逻辑按照设定速率把负载移到岸电侧。切换时间小于15毫秒，船舶照明没有闪变。

六、谐波抑制的近期更新

原有LC无源滤波电路只对固定频率有效。近期更新采用有源滤波和无源滤波混合方式。有源部分实时补偿5次、7次、11次谐波，无源部分吸收高频分量。岸电电源输出端的总谐波畸变率降到3%以下，满足中国船级社的规范要求。

七、东莞环境适应性设计

东莞气温高，湿度大，近期更新的岸电电源柜体防护等级为IP54。电路板做三防涂覆处理，母线排镀银，防止盐雾腐蚀。冷却系统把风冷和水冷结合在一起，在35摄氏度的环境温度下，功率模块温升不超过60K。换热器增加了防尘网，维护周期延长到六个月。

八、技术参数

九、设备集成和改造

山东运电气有限公司为东莞港口提供的岸电电源，把整流、逆变、滤波、控制全部集成在一个标准集装箱内。设备运到码头后，连接陆地高压电缆和船侧低压电缆，调试时间约三天。多台设备可以并联运行，容量根据泊位需要的功率选择。山东运电气有限公司也承接老设备改造，保留原有变压器和电缆，更换整流逆变单元。配置和报价需要根据船型、泊位和负载情况确定，具体请通过网页上的电话沟通。

船用负载有多种形式。生活用电、照明、通导设备属于稳定负载，压载泵、货舱风机属于电机类负载，启动电流达到额定电流的六倍。岸电电源的逆变器在这些负载启动时，依靠前馈控制提前增加输出，确保电压不跌落到允许值以下。近期更新的产品在负载性能上能够满足这些要求。

岸电电源内部还设有绝缘监测装置，实时监测船岸回路对地绝缘电阻。绝缘值低于设定报警值时，装置发出报警信号，提醒值班人员检查电缆和船上设备。这个功能在东莞多雨天气下使用，减少了漏电引发的停机事件。

码头操作人员通过触摸屏查看设备运行数据，包括输入电压、输出电压、输出频率、输出电流、有功功率和累计电量。报警信息记录在系统里，方便维护人员查询。通信接口支持Modbus-RTU和IEC61850协议，可以把数据送到港口能源管理平台。

岸电电源使用中，每月要做一次清洁和端子紧固检查。每半年更换一次散热风扇。功率模块的寿命数据显示在监控界面，接近设计寿命时系统会提示维护。山东运电气有限公司的售后服务响应时间为24小时，配件库存充足。