LNG发电船电力系统高次谐波传递特性及抑制方法研究

上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 徐国昌 邓艳平

沪东中华造船（集团）有限公司 段 斌 江 浩

上海发电设备成套设计研究院有限责任公司 孙 佳 徐 兴 苏 政

针对高次谐波在船舶电缆和变压器中传递时可能会被放大甚至引发谐振的问题，根据发电船的典型配电拓扑结构，将分布电容和匝间电容考虑在内建立电力电缆和变压器的高次谐波等效模型，推导出电缆和变压器对高次谐波的传递函数，分析了高次谐波在电缆和变压器中的传递特性，揭示出高次谐波在发电船电力系统中的放大机理。提出基于虚拟阻抗的有源电力滤波器设计方法，将有源电力滤波器设计为具有高通特性的虚拟阻抗，实现对高次谐波的滤除。最后通过ETAP仿真软件对理论分析进行了仿真验证。

随着电力电子技术的发展，船舶中采用越来越多的电力电子变流器进行电能变换，以实现不同船舶负荷对电能的需求。然而，这些电力电子设备在船舶上大量应用的同时，给船舶电网带来了严重的谐波问题。现代船舶的电力系统谐波污染日益严重，电能质量急剧下降，对船舶的导航系统、自动化系统以及通信系统造成严重威胁。谐波会干扰船舶自动化系统，使其运行不正常或不能正常动作或操作，导致船舶仪表设备不能正常指示或计量。谐波还会干扰船舶通讯系统，影响信号的正常传递，甚至损坏通信设备。

由于受空间的影响，船舶配电系统中使用了大量的电缆，电缆的对地等效电容与系统的感性元件极易形成串联或并联谐振状态，导致高次谐波在电缆中传输时引发高次谐波谐振，危及船舶配用电设备的安全稳定运行。……