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摘要：为了实现岸电与船电无间断式切换供电，设计了一套基于QD变换的电压暂降实测方法和可控硅动作控制策略，采用了一种新的切换控制方法，避免切换时电压跌落，保证船舶电网稳定以及船载设备的可靠运行。
关键词：无间断式切换；可控硅；切换控制策略
1．前言
随着船舶对供电质量要求的不断提高，如何将船舶用电负荷不间断切换到岸电电源极其迫切。如果采用先断后通的断路器切换方法，开关动作时间长，切换速度慢，会造成船舶敏感负载的停机或者无动作，因此研制大容量、调整切换的新型开关技术来迅速投切电气设备显得日趋重要。固态开关（Solid-State Transfer Switch）是解决船舶和岸电快速切换问题的有效途径，即采用6组可控硅模块组成三相电力电子式开关[1]，代替机械开关。固态开关毫秒级的动作速度、数KHZ的运行频率、高达99%以上的效率，从而安全可靠，非常适用于船舶电力系统中，具有保证船舶电源向岸电电源的快速投切、抑制环流等优点，有效解决了机械开关的切换速度慢缺点，提高了船舶电源向岸电电源切换的可靠性和安全性。
2．SSTS原理设计
可控硅切换开关（SSTS）充分结合大功率可控硅技术和DSP数字处理技术来实现双路快速切换式供电[2]，采用可控硅作为开关装置，可控硅具有成本低、过载能力强、可靠性高等特点，是解决船舶电力系统和大电网快速相互切换的有效方法。
SSTS工作过程采用以下3种主要技术：
（1）独立A/D转换器，电压（V）、电流（A）取样频率10kHZ（即0.1ms/次）；
（2）双核运算器DSP技术，对采样的数据进行运算、准确判断出电源是否故障；
（3）先断后通策略进行快速切换，切换时间〈6ms，且切换无环流。
其结构如图1所示：
如图1所示，当需要切换时，作为主电源的船舶电力系统停机，SSTS切换开关检测到船舶电源出现电压暂降，SSTS可以在四分之一周波内，在1毫秒以内，迅速地将优先负荷切换至备用电源，从而保证负荷供电的连续性和可靠性。
岸电电源启动后，自动跟踪船舶电网，实现与船电的同步，即输出电压之间的同频同相同幅值，为实现两者之间的快速切换作好准备；操作人员确认岸电和船电均正常且同步完成后，通过触摸屏进行参数确认以及切换操作；SSTS人机界面通过PLC实现和远程控制中心的通讯，可以进行远程可视化控制和操作；系统设有并联的旁路开关，当切换完成稳定运行后，系统闭合旁路开关，断开可控硅装置，避免可控硅装置长期运行时的发热问题，提高系统可靠性和效率；SSTS的控制核心为DSP系列主流的28335数字信号处理芯片，稳定可靠，适合工业应用。
三相电源供电SSTS原理图如图2所示，由检测单元、控制单元、驱动单元和执行单元四部分组成。正常运行时，负载由可控硅模块T1向负荷供电，当检测到供电异常时，由控制单元发出切换指令，将负载迅速切换至T2进行供电。
图4（b）（岸电电源→船舶电网）切换电压波形
参考文献：
[1]汪全涛，等.双路供电可控硅静态切换开关控制策略.[J].电力自动化备.2010
[2]王兆安，张明勋.电力电子设备设计和应用手册[M].北京：机械工业出版社，2002.
论文作者:潘望宏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第2期
论文发表时间:2018/6/8
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