一种船控接岸电装置的制作方法

本实用新型涉及一种船电接岸电的装置，尤其涉及一种船上控制接岸电的装置。

背景技术：

船舶岸电技术是指船舶在靠港期间接入码头侧的电网，从岸上电源获得其水泵、通信、通风、照明和其他设施所需的电力，从而关闭自身的柴油发电机。船舶接岸电后可有效地减少废气的排放，具有节能环保的显著优点，可减少发电机组运行产生的噪音污染，降低成本，因此，政府及其交通部门、航运企业、港口企业都大力推行岸电的使用。

现有的岸电系统的缺陷在于，国内大多数码头岸电装置采用400V/50Hz供电，而采用其电制的船舶靠港大多不愿接岸电，因为一般船舶接岸电的步骤是，先关闭船舶发电机，再接岸电电站，在船舶需要离开时，先断开岸电电站，再起动船舶发电机，这两个断电切换的过程极为耗时，船上许多设备断电后复位麻烦，罗经等设备断电后复位有时需要6个小时，影响船舶的开航；另外，机舱互为备用的设备断电后通电存在同时启动的危险。经对远洋船舶船长/轮机长的调查证实，其船只若靠泊时间为48小时内，都不愿接岸电。

另外，在船电接岸电时，往往是由岸上设备对对接过程中的各种参数进行控制，实现智能匹配，这个过程中需要岸上与船上进行一些配合操作，有时候会因为沟通不畅顺降低对接效率。第二，由于岸上的设备并非专门为特定船舶而设，岸上的通用设备需要与各种各样不同规格的船舶进行对接，其通用性要求较高，不一定能适用在所有种类的船舶上，也不能达到高精度匹配，导致电压、频率等参数不稳定。第三，岸上的对接设备一般距离船舶较远，其通过电缆与船舶连接，电缆的距离较长的情况下，会产生较大压降，消耗电能，降低供电效率，当压降较高时，岸电供电端还要根据压降大小相应提高电压，以抵消压降，由于电缆的长短不同，产生的压降不同，需要经过复杂的智能控制提高输出电压，加大了实施难度，增加了系统负担。第四，对于用电负荷较高的船舶(船舶的规格较大或船舶当时用电负荷较高，如进行一些特殊作业时)，则需要多根电缆供电，用电负荷越大，电缆数量越多，所需电缆的规格也更高，这些电缆往往体积和重量巨大，运输和对接都要耗费较多人力和时间，当需要对接的电缆数量较多时，则要待全部电缆安装完毕才能进行岸电和船电之间的对接，耗时耗力，甚至在电缆暂时不足的情况下，需要从仓库调来，或等待别的船舶使用完毕后才能使用，则耗时更长。

技术实现要素：

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种可以实现多种供电方式、由船上控制的接岸电的装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种船控接岸电的装置，其设置在船上，包括对接模块、蓄电池模块、控制模块；所述控制模块分别与所述对接模块、蓄电池模块、船舶电站连接，所述控制模块用于检测船舶电站的负荷电流和负荷功率，检测电缆参数，确定整流参数；所述电缆参数包括电缆的根数和每根电缆的额定电流，所述整流参数是整流控制角、整流输出直流电流的参数值；所述对接模块的输入端口可通过电缆的插口与岸电电站的岸电变压器连接，所述对接模块的输出端口通过并网开关与船舶电站连接；

所述对接模块包括第一开关、整流模块、逆变模块和第四开关，所述第一开关与所述对接模块的输入端口连接，所述第四开关与所述对接模块的输出端口连接；所述第一开关、整流模块、逆变模块、第四开关依次连接，组成岸电对接与变频供电线路；所述蓄电池模块分别与所述整流模块、逆变模块连接，所述第一开关、整流模块、蓄电池模块组成蓄电池充电线路，所述蓄电池模块、逆变模块、第四开关组成蓄电池放电线路。

本实用新型的船控接岸电装置，可以实现多种供电方式，该船控接岸电装置安装在船上，因此在船电与岸电对接时，能够从船上进行控制，在控制过程中，船上人员无需与岸上人员配合操作，能够及时根据船舶电站的情况对供电进行控制，方便高效；每台船控岸电装置可根据不同船舶的情况进行设计，设置最适合该船舶的对接参数，达到高精度匹配，使对接和供电的电压、频率等参数能够更稳定，提高供电安全性和供电质量。

进一步地，所述控制模块与蓄电池模块连接，其用于，在采用岸电与蓄电池供电按需进行的供电方式时，当检测到对接模块的输入端口的电流小于其输出端口的电流时，控制蓄电池模块向逆变模块放电；当检测到对接模块的输入端口的电流大于其输出端口的电流时，则控制整流模块向蓄电池模块充电；当检测到对接模块的输入端口的电流等于其输出端口的电流时，控制蓄电池模块不工作。

进一步地，所述控制模块用于，控制船舶发电机的负载功率向对接模块转移，采用内环控制方法和外环控制方法来控制对接模块；所述控制模块采用V/f控制方法的外环控制方法，由船舶发电机的目标频率转换为岸电变压器输出的目标频率，所述控制模块还将外环控制方法由V/f控制方法转换为P/Q控制方法，控制船舶发电机频率和电压，以船舶电站实时负载功率为目标功率，进行功率转移，使逆变模块输出功率增加，船舶发电机输出功率下降；同时，所述控制模块使用锁相环控制方法控制对接模块的输出频率和电压。

进一步地，所述控制模块用于，当船舶发电机输出功率下降到预设功率或以下时，发出关闭船舶发电机的通知；所述预设功率为5％的船舶发电机额定功率。

上述设置能够实现船电与岸电的无缝对接，在岸电和船电供电切换时，船上设备无需断电。

进一步地，所述控制模块用于，当岸电电站与船舶电站的频率相同时，控制岸电的电缆的插口与船舶电站连通，不经过整流模块和逆变模块，直接由岸电电站向船舶电站供电，采用岸电同频直接供电方式，或岸电同频调压供电方式；当岸电电站与船舶电站的频率不同时，则控制模块不关闭整流模块和逆变模块。

上述方案能够根据不同频率的电站标准的船舶进行供电，避免了现有技术中，由于岸电和船电在电站标准上存在差异，导致船舶电站和发电机控制差别很大的问题(根据国际海事组织统计，60％以上的国际航运船舶采用450V/60Hz电制，而60％以上的岸上供电为400V/50Hz电制)。

进一步地，所述对接模块的输入端口为三相交流电线路的三条线路端口A、B、C，其输出端口为三相交流电线路的三条线路端口X、Y、Z；所述整流模块包括第一保险丝、第二保险丝、第三保险丝、第七保险丝、第一电感、第一可控硅、第二可控硅、第三可控硅、第四可控硅、第五可控硅、第六可控硅、第一电容；所述第一开关、第一电感分别设置在三条线路上；所述第四开关分别设置在三条线路上；

所述线路端口A、第一开关、第一保险丝、第一电感依次连接，第一电感的另一端分别连接第一可控硅的正极、第二可控硅的负极，第一可控硅的负极串接第七保险丝后接第一电容的正极，第二可控硅的正极接第一电容的负极；所述线路端口B、第一开关、第二保险丝、第一电感依次连接，第一电感的另一端分别连接第三可控硅的正极、第四可控硅的负极，第三可控硅的负极串接第七保险丝后接第一电容的正极，第四可控硅的正极接第一电容的负极；所述线路端口C、第一开关、第三保险丝、第一电感依次连接，第一电感的另一端分别连接第五可控硅的正极、第六可控硅的负极，第五可控硅的负极串接第七保险丝后接第一电容的正极，第六可控硅的正极接第一电容的负极。

进一步地，所述蓄电池模块包括依次串接的第八保险丝、第五开关、第九保险丝、蓄电池，所述第八保险丝的另一端与第一电容的正极连接，蓄电池的负极与第一电容的负极连接。

进一步地，所述逆变模块包括第二电容、第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管、第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、船上变压器、第四一双向可控硅、第四二双向可控硅和第四三双向可控硅；

所述船上变压器采用三角形-星形接法，其三角形接法端接线路端口U、V、W，其星形接法端接线路端口X1、Y1、Z1以及零线；线路端口W的另一端分别接第一绝缘栅双极型晶体管的发射极、第二绝缘栅双极型晶体管的集电极，所述第一绝缘栅双极型晶体管的集电极分别接第二电容的正极、第一电容的正极，第二绝缘栅双极型晶体管的发射极分别接第二电容的负极、第一电容的负极；线路端口V的另一端分别接第三绝缘栅双极型晶体管的发射极、第四绝缘栅双极型晶体管的集电极，所述第三绝缘栅双极型晶体管的集电极分别接第二电容的正极、第一电容的正极，第四绝缘栅双极型晶体管的发射极分别接第二电容的负极、第一电容的负极；线路端口U的另一端分别接第五绝缘栅双极型晶体管的发射极、第六绝缘栅双极型晶体管的集电极，所述第五绝缘栅双极型晶体管的集电极分别接第二电容的正极、第一电容的正极，第六绝缘栅双极型晶体管的发射极分别接第二电容的负极、第一电容的负极；所述线路端口X、第四开关、第四一双向可控硅、线路端口X1依次连接；所述线路端口Y、第四开关、第四二双向可控硅、线路端口Y1依次连接；所述线路端口Z、第四开关、第四三双向可控硅、线路端口Z1依次连接。

对接模块安装在船上后，其与船舶电站直接连接，对接模块将输入的电压调整到船舶所需电压后直接输出到船舶电站，避免了现有技术中，岸上的对接设备进行变压后还需要经过长距离电缆产生的压降，为了抵消压降，需要经过复杂的智能控制提高输出电压，由此加大了实施难度的缺陷。

进一步地，所述对接模块还包括岸电同频直接供电线路；所述岸电同频直接供电线路包括第三开关；所述第三开关的一端与所述对接模块的输入端口连接，其另一端与所述对接模块的输出端口连接。

进一步地，所述对接模块还包括岸电同频调压供电线路；所述岸电同频调压供电线路包括第二开关、第四保险丝、第五保险丝、第六保险丝、第三一双向可控硅、第三二双向可控硅、第三三双向可控硅；所述对接模块的输入端口为三相交流电线路的三条线路端口A、B、C，其输出端口为三相交流电线路的三条线路端口X、Y、Z；所述第二开关、第四开关分别设置在三条线路上；

线路端口A依次串接第二开关、第四保险丝、第三一双向可控硅、第四开关、线路端口X；线路端口B依次串接第二开关、第五保险丝、第三二双向可控硅、第四开关、线路端口Y；线路端口C依次串接第二开关、第六保险丝、第三三双向可控硅、第四开关、线路端口Z。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为本实用新型实施例一的原理示意图；

图2为本实用新型实施例一的对接模块和蓄电池模块的电路图。

具体实施方式

实施例一

请参阅图1，其为本实用新型实施例一的原理示意图。本实施例的船控接岸电装置设置在船舶上，其包括对接模块、蓄电池模块和控制模块。该对接模块的输入端口可通过电缆的插口与岸电电站的岸电变压器连接，其输出端口可通过并网开关K6与船舶电站连接。蓄电池模块与对接模块连接，按照需要对其进行充放电。该控制模块分别与对接模块、蓄电池模块、船舶电站连接，在对接过程和供电过程中对对接模块和蓄电池模块进行控制。

请参阅图2，其为本实用新型实施例一的对接模块和蓄电池模块的电路图。

本实施例的对接模块包括第一开关K1、整流模块、逆变模块、第四开关K4、岸电同频直接供电线路、岸电同频调压供电线路。其中，所述第一开关K1与所述对接模块的输入端口连接，所述第四开关K4与所述对接模块的输出端口连接；所述第一开关K1、整流模块、逆变模块、第四开关K4依次连接，组成岸电对接与变频供电线路；所述蓄电池模块分别与所述整流模块、逆变模块连接，所述第一开关K1、整流模块、蓄电池模块组成蓄电池充电线路，所述蓄电池模块、逆变模块、第四开关K4组成蓄电池放电线路。

具体地，所述对接模块的输入端口为三相交流电线路的三条线路端口A、B、C(以下简称ABC)，其输出端口为三相交流电线路的三条线路端口X、Y、Z(以下简称XYZ)。闭合第一开关K1后，当ABC处的电流大于XYZ处的电流时，整流模块对蓄电池模块进行充电，当ABC处的电流小于XYZ处的电流时，蓄电池模块对逆变模块进行放电，当ABC处的电流等于XYZ处的电流时，蓄电池模块不工作。

(1)整流模块

所述整流模块包括第一保险丝F1、第二保险丝F2、第三保险丝F3、第七保险丝F7、第一电感L1、第一可控硅S11、第二可控硅S12、第三可控硅S13、第四可控硅S14、第五可控硅S15、第六可控硅S16、第一电容C1；所述第一开关K1、第一电感L1分别设置在三条线路上；所述第四开关K4分别设置在三条线路上；

所述线路端口A、第一开关K1、第一保险丝F1、第一电感L1依次连接，第一电感L1的另一端分别连接第一可控硅S11的正极、第二可控硅S12的负极，第一可控硅S11的负极串接第七保险丝F7后接第一电容C1的正极，第二可控硅S12的正极接第一电容C1的负极；所述线路端口B、第一开关K1、第二保险丝F2、第一电感L1依次连接，第一电感L1的另一端分别连接第三可控硅S13的正极、第四可控硅S14的负极，第三可控硅S13的负极串接第七保险丝F7后接第一电容C1的正极，第四可控硅S14的正极接第一电容C1的负极；所述线路端口C、第一开关K1、第三保险丝F3、第一电感L1依次连接，第一电感L1的另一端分别连接第五可控硅S15的正极、第六可控硅S16的负极，第五可控硅S15的负极串接第七保险丝F7后接第一电容C1的正极，第六可控硅S16的正极接第一电容C1的负极；

当第一开关K1闭合时，岸电经过第一电感L1进行稳压，在经过六个可控硅进行三相可控整流，第一电容C1进行滤波。

(2)蓄电池模块

所述蓄电池模块包括依次串接的第八保险丝F8、第五开关K5、第九保险丝F9、蓄电池E，所述第八保险丝F8的另一端与第一电容C1的正极连接，蓄电池E的负极与第一电容C1的负极连接。

当第五开关K5闭合时，蓄电池E可根据情况，由整流模块向其充电，或向逆变模块放电。

(3)逆变模块

所述逆变模块包括第二电容C2、第一绝缘栅双极型晶体管S21、第二绝缘栅双极型晶体管S22、第三绝缘栅双极型晶体管S23、第四绝缘栅双极型晶体管S24、第五绝缘栅双极型晶体管S25、第六绝缘栅双极型晶体管S26、船上变压器T1、第四一双向可控硅S41、第四二双向可控硅S42、第四三双向可控硅S43；

所述船上变压器T1采用三角形-星形接法，其三角形接法端接线路端口U、V、W，其星形接法端接线路端口X1、Y1、Z1以及零线；线路端口W的另一端分别接第一绝缘栅双极型晶体管S21的发射极、第二绝缘栅双极型晶体管S22的集电极，所述第一绝缘栅双极型晶体管S21的集电极分别接第二电容C2的正极、第一电容C1的正极，第二绝缘栅双极型晶体管S22的发射极分别接第二电容C2的负极、第一电容C1的负极；线路端口V的另一端分别接第三绝缘栅双极型晶体管S23的发射极、第四绝缘栅双极型晶体管S24的集电极，所述第三绝缘栅双极型晶体管S23的集电极分别接第二电容C2的正极、第一电容C1的正极，第四绝缘栅双极型晶体管S24的发射极分别接第二电容C2的负极、第一电容C1的负极；线路端口U的另一端分别接第五绝缘栅双极型晶体管S25的发射极、第六绝缘栅双极型晶体管S26的集电极，所述第五绝缘栅双极型晶体管S25的集电极分别接第二电容C2的正极、第一电容C1的正极，第六绝缘栅双极型晶体管S26的发射极分别接第二电容C2的负极、第一电容C1的负极；所述线路端口X、第四开关K4、第四一双向可控硅S41、线路端口X1依次连接；所述线路端口Y、第四开关K4、第四二双向可控硅S42、线路端口Y1依次连接；所述线路端口Z、第四开关K4、第四三双向可控硅S43、线路端口Z1依次连接。

当第一开关K1闭合时，岸电对逆变模块进行供电，第五开关K5闭合，蓄电池可对逆变模块进行供电，岸电和/蓄电池的电流经过第二电容C2进行滤波，再经过六个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)进行逆变，经船上变压器T1进行三角形-星形变换，可减少高次谐波，三个双向可控硅控制输出通断和输出电压大小，最后将电能通过并网开关K6输送到船舶电站中。

当岸电与蓄电池同时接通时，采用岸电供电与蓄电池供电按需进行的供电方法，此时，整流模块、蓄电池模块、逆变模块的工作方式如下：闭合第一开关K1、第五开关K5、第四开关K4后，当ABC处的电流大于XYZ处的电流时，整流模块对蓄电池模块进行充电，当ABC处的电流小于XYZ处的电流时，蓄电池模块对逆变模块进行放电，当ABC处的电流等于XYZ处的电流时，蓄电池模块不工作。

(4)岸电同频直接供电线路

所述岸电同频直接供电线路包括第三开关K3；所述第三开关K3的一端与所述对接模块的输入端口连接，其另一端与所述对接模块的输出端口连接。

(5)岸电同频调压供电线路

所述岸电同频调压供电线路包括第二开关K2、第四保险丝F4、第五保险丝F5、第六保险丝F6、第三一双向可控硅S31、第三二双向可控硅S32、第三三双向可控硅S33；所述对接模块的输入端口为三相交流电线路的三条线路端口A、B、C，其输出端口为三相交流电线路的三条线路端口X、Y、Z；所述第二开关K2、第四开关K4分别设置在三条线路上；

线路端口A依次串接第二开关K2、第四保险丝F4、第三一双向可控硅S31、第四开关K4、线路端口X；线路端口B依次串接第二开关K2、第五保险丝F5、第三二双向可控硅S32、第四开关K4、线路端口Y；线路端口C依次串接第二开关K2、第六保险丝F6、第三三双向可控硅S33、第四开关K4、线路端口Z。

三个双向可控硅可控制输出通断和输出电压大小。

当岸电与船电的频率不同，如岸电为50Hz，船电为60Hz时，则在供电无缝切换完成后，岸电仍需经过整流模块和逆变模块进行变频，此时第一开关K1保持闭合，第二开关K2和第三开关K3保持断开，通过岸电对接与变频供电线路进行供电。即岸电对接与变频供电线路的作用有两个，一是对接，即实现岸电与船电无缝切换对接，二是变频供电，即在无缝切换对接后，继续提供岸电向船电的变频供电。

当岸电与船电的频率相同，如岸电与船电的频率均为50Hz时，则在供电无缝切换完成后，无需通过整流模块和逆变模块进行变频。此时，如果岸电与船电的电压相同，就无需进行调压，即无需采用双向可控硅进行智能控制交流调压，此时可断开第一开关K1，闭合第三开关K3，采用岸电同频直接供电线路，直接将岸电的电缆的插口与船舶电站连接，使岸电直接向船舶供电；如果岸电与船电的电压不同，则仍然需要调压，此时断开第一开关K1，闭合第二开关K2，采用岸电同频调压供电线路，通过双向可控硅将岸电的电缆的插口与船舶电站连接，双向可控硅进行智能控制交流调压后向船舶供电。该智能控制交流调压具体可采用现有技术中的智能反馈电路进行控制，在此不赘述。

本实施例的船控接岸电的方法包括如下步骤：

步骤11：将控制模块与对接模块连接；控制模块与船舶电站连接，控制模块检测船舶电站的负荷电流、负荷功率；对接模块的输出端口通过并网开关K6与船舶电站连接，并网开关K6断开；其中，对接模块、蓄电池模块和控制模块设置在船上；

步骤12：采用仅岸电供电方式；将岸电电站的岸电变压器通过第一电缆的插口与对接模块的输入端口ABC连接，闭合第一开关K1、第四开关K4，第二开关K2和第三开关K3保持断开；控制模块检测电缆的根数和每根电缆的额定电流，确定整流控制角、整流输出直流电流的参数值；

步骤13：闭合并网开关K6，控制模块控制船舶发电机的负载功率向对接模块转移，进行船电接岸电无缝切换，具体包括以下步骤：

步骤131：闭合并网开关K6；

步骤132：控制模块采用内环控制方法和外环控制方法来控制对接模块，外环控制方法采用V/f控制方法，由船舶发电机的目标频率转换为岸电变压器输出的目标频率；同时，使用锁相环控制方法控制对接模块的输出频率和电压；

步骤133：外环控制方法由V/f控制方法转换为采用P/Q控制方法，控制船舶发电机频率和电压，以船舶电站实时负载功率为目标功率，进行功率转移，逆变模块输出功率逐步增加，船舶发电机输出功率逐渐下降；同时，使用锁相环控制方法控制对接模块的输出频率和电压；

步骤134：当船舶发电机输出功率下降到预设功率或以下时，控制模块发出关闭船舶发电机的通知，工作人员将船舶发电机关闭，供电无缝切换完成；具体地，本实施例中的预设功率为5％的船舶发电机额定功率，预设功率大小也可以按需要调节。

步骤14：如果岸电电站与船舶电站的频率相同，则将岸电的电缆的插口与船舶电站连接，控制模块通过开关或其它方式控制岸电的电缆的插口与船舶电站连通，不经过整流模块和逆变模块，直接由岸电电站向船舶电站供电；如果岸电电站与船舶电站的频率不同，则控制模块不关闭整流模块和逆变模块；

具体地，当岸电与船电的频率不同，如岸电为50Hz，船电为60Hz时，则在步骤134的供电无缝切换完成后，岸电仍需经过整流模块和逆变模块进行变频，此时第一开关K1保持闭合，第二开关K2和第三开关K3保持断开，通过岸电对接与变频供电线路进行供电。

当岸电与船电的频率相同，如岸电与船电均为50Hz时，则在供电无缝切换完成后，无需通过整流模块和逆变模块进行变频。此时，如果岸电与船电的电压相同，也无需进行变压，此时可断开第一开关K1，闭合第三开关K3，采用岸电同频直接供电线路，直接将岸电的电缆的插口与船舶电站连接，使岸电直接向船舶供电；如果岸电与船电的电压不同，则仍然需要变压，此时断开第一开关K1，闭合第二开关K2，采用岸电同频调压供电线路，通过双向可控硅将岸电的电缆的插口与船舶电站连接，双向可控硅进行变压后向船舶供电。

步骤15：将蓄电池模块分别与对接模块的整流模块、逆变模块连接，即闭合第五开关K5，将蓄电池模块与控制模块连接；

步骤16：采用岸电供电与蓄电池供电按需进行的供电方式，持续为船舶电站供电；当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流小于其输出端口的电流时，控制蓄电池模块向逆变模块放电；当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流大于其输出端口的电流时，则控制整流模块向蓄电池模块充电；当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流等于其输出端口的电流时，蓄电池模块不工作。

具体地，在步骤12中接入了第一电缆后，如果第一电缆容量大于船舶负荷容量时，即对接模块的输入端口的电流大于其输出端口的电流时，整流模块向蓄电池模块充电，蓄电池模块的电量可供不时之需；如果第一电缆容量小于船舶负荷容量时，即对接模块的输入端口的电流小于其输出端口的电流时，蓄电池模块向逆变模块放电，起到补充供电的作用。如果第一电缆容量小于船舶负荷容量，则需要继续增加新的电缆，可将第二电缆用卷缆机拖送至船舶上并进行对接，并重复上述步骤，即当第一电缆和第二电缆的总容量大于船舶负荷容量时，即对接模块的输入端口的电流大于其输出端口的电流时，整流模块向蓄电池模块充电，蓄电池模块的电量可供不时之需；如果第一电缆和第二电缆的总容量小于船舶负荷容量时，即对接模块的输入端口的电流小于其输出端口的电流时，蓄电池模块向逆变模块放电，起到补充供电的作用。如果第一电缆和第二电缆的总容量仍小于船舶负荷容量，则重复上述步骤，增加新的电缆，如第三电缆、第四电缆，直至电缆总容量大于或等于船舶电站的负荷容量。

在这个过程中，由于电缆的收放和连接需要耗费一定时间，蓄电池模块作为临时电源，起到补充供电的作用，而无需等待所有电缆都连接完毕后才能进行供电或供电切换。

若要拔除电缆，减小岸电供电量，则可采取与步骤16的逆向操作，如拔除第三电缆、第四电缆后，如果剩下的第一电缆和第二电缆的总容量小于船舶负荷容量时，即对接模块的输入端口的电流小于其输出端口的电流时，蓄电池模块向逆变模块放电，起到补充供电的作用。如此一来，由于蓄电池模块的补充供电作用，在供电过程中，可以灵活调整电缆的数量。

该蓄电池具体可以是多个蓄电池并联形成的蓄电池组，其规格可根据具体的容量需要来选择，假设蓄电池容量为S₁＝K₁Ah，以船舶电站额定容量S₂＝K₂VA供电半小时，则S₁＝0.5S₂/K₂V。

在本实施例中，步骤16在持续为船舶电站供电的过程中，采用了岸电供电与蓄电池供电按需进行的供电方式，而在其他实施方式中，也可以采用仅岸电供电方式或仅蓄电池供电方式，也可以根据需要在任意时刻在三种供电方式之间切换。具体方法如下：

(1)当采用仅岸电供电方式时，则第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3的其中一个闭合，第五开关K5断开；

(2)当采用仅蓄电池供电方式，则第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3均断开，第五开关K5闭合；

(3)当采用岸电供电与蓄电池供电按需进行的供电方法，则第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3的其中一个闭合，第五开关K5闭合；当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流小于其输出端口的电流时，控制蓄电池模块向逆变模块放电；当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流大于其输出端口的电流时，则控制整流模块向蓄电池模块充电；当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流等于其输出端口的电流时，蓄电池模块不工作。

当船舶需要离岸时，则采取上述步骤的逆向操作，具体为：

步骤17：启动船舶发电机，使船舶发电机与对接模块连接，然后对接模块的负载功率向船舶发电机转移，船上可配合油门加减操作，当对接模块的负载功率降低到预设功率(本实施例为5％的船舶发电机额定功率)或以下时，断开并网开关K6，完成供电无缝切换；最后关闭船控接岸电装置，并断开电缆。

船舶接岸电可以实现船舶节能和港口减排环保。以2012年波兰与瑞典间某渡轮为例，每天在波兰港口停3小时，在瑞典港口停7小时，相对发电/岸电成本，瑞典、波兰分别为724/356美元、1759/678美元，改用岸电每天节省1449美元。而MariTerm AB的咨询报告指出欧盟国家港口船舶发电烧重柴油排放与噪声的间接成本是直接成本的10倍以上。我国港口如果80％靠港船舶接岸电，每年节能经济效益可达19亿元以上，港口环保的社会效益更加显著。

本实施例的船控接岸电装置及方法，可以选择多种供电方式，该船控接岸电装置安装在船上，因此在船电与岸电对接时，能够从船上进行控制，在控制过程中，船上人员无需与岸上人员配合操作，能够及时根据船舶电站的情况对供电进行控制，方便高效；第二，能够实现船电与岸电的无缝对接，在岸电和船电供电切换时，船上设备无需断电；第三，每台船控岸电装置可根据不同船舶的情况进行设计，设置最适合该船舶的对接参数，达到高精度匹配，使对接和供电的电压、频率等参数能够更稳定，提高供电安全性和供电质量；第四，对接模块安装在船上后，其与船舶电站直接连接，对接模块将输入的电压调整到船舶所需电压后直接输出到船舶电站，避免了现有技术中，岸上的对接设备进行变压后还需要经过长距离电缆产生的压降，为了抵消压降，需要经过复杂的智能控制提高输出电压，由此加大了实施难度的缺陷；第五，对于用电负荷较高的船舶，可以对电缆分别进行收放和对接，在连接的电缆数量尚未能满足船舶用电负荷时，采用蓄电池补充供电的方式，能够灵活安排电缆的收放和对接，能够快速投入使用以及快速切断，提高供电效率，而在电缆容量大于船舶用电负荷的情况下，能够对蓄电池进行充电，以备不时之需；第六，能够根据不同频率的电站标准的船舶进行供电，避免了现有技术中，由于岸电和船电在电站标准上存在差异，导致船舶电站和发电机控制差别很大的问题(根据国际海事组织统计，60％以上的国际航运船舶采用450V/60Hz电制，而60％以上的岸上供电为400V/50Hz电制)。

实施例二

本实施例二的船控接岸电装置与实施例一相同，主要区别在于船控接岸电方法，本实施例的船控接岸电方法包括以下步骤：

步骤21：将对接模块、蓄电池模块、控制模块安装在船上；将控制模块与对接模块连接；控制模块与船舶电站连接，控制模块检测船舶电站的负荷电流、负荷功率；对接模块的输出端口通过并网开关K6与船舶电站连接，并网开关K6断开；

步骤22：采用仅蓄电池供电方式；将蓄电池模块分别与对接模块的整流模块、逆变模块连接，即闭合第五开关K5、第四开关K4，将蓄电池模块与控制模块连接；第一开关K1、第二开关K2、第三开关K3保持断开；

步骤23：闭合并网开关K6，船舶发电机的负载功率向对接模块转移，当船舶发电机输出功率下降到预设功率或以下时，船舶发电机关闭，供电无缝切换完成；具体地，本实施例中的预设功率为5％的船舶发电机额定功率，预设功率大小也可以按需要调节。

步骤24：将岸电电站的岸电变压器通过电缆的插口与对接模块的输入端口ABC连接；

步骤25：当岸电与船电的频率相同，则无需通过整流模块和逆变模块进行变频；此时，如果岸电与船电的电压相同，也无需进行变压，此时可断开第一开关K1，闭合第三开关K3，采用岸电同频直接供电线路，直接将岸电的电缆的插口与船舶电站连接，使岸电直接向船舶供电；如果岸电与船电的电压不同，则仍然需要变压，此时断开第一开关K1，闭合第二开关K2，采用岸电同频调压供电线路，通过双向可控硅将岸电的电缆的插口与船舶电站连接，双向可控硅进行变压后向船舶供电。如果岸电电站与船舶电站的频率不同，则闭合第一开关K1，第二开关K2和第三开关K3保持断开，控制模块检测电缆的根数和每根电缆的额定电流，确定整流控制角、整流输出直流电流的参数值；

步骤26：采用岸电供电与蓄电池供电按需进行的供电方式，持续为船舶电站供电；当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流小于其输出端口的电流时，控制蓄电池模块向逆变模块放电；当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流大于其输出端口的电流时，则控制整流模块向蓄电池模块充电；当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流等于其输出端口的电流时，蓄电池模块不工作。

与实施例一相同，可按需要增加新的电缆，直至电缆总容量大于或等于船舶电站的负荷容量。

与实施例一相同，步骤26在持续为船舶电站供电的过程中，采用了岸电供电与蓄电池供电按需进行的供电方式，而在其他实施方式中，也可以采用仅岸电供电方式或仅蓄电池供电方式，也可以根据需要在任意时刻在三种供电方式之间切换。

当船舶需要离岸时，则采取上述步骤的逆向操作，具体为：

步骤27：启动船舶发电机，使船舶发电机与对接模块连接，然后对接模块的负载功率向船舶发电机转移，船上可配合油门加减操作，当对接模块的负载功率降低到预设功率(本实施例为5％的船舶发电机额定功率)或以下时，断开并网开关K6，完成供电无缝切换；最后关闭船控接岸电装置，并断开电缆。

本实施例二与实施例一的主要区别是，在供电无缝切换的过程中，实施例一采用的是仅岸电供电方式(步骤12)，而实施例二采用的是仅蓄电池供电方式(步骤22)；在岸电与船电完成无缝切换后，实施例一增加了蓄电池供电，采用岸电供电与蓄电池供电按需进行的供电方式，而实施例二增加了岸电供电方式，同样采用岸电供电与蓄电池供电按需进行的供电方式。在实际应用中，可按需要选择在岸电与船电无缝切换前所采用的供电方式。

实施例三

本实施例三的船控接岸电装置与实施例一相同，主要区别在于船控接岸电方法，本实施例的船控接岸电方法包括以下步骤：

步骤31：将对接模块、蓄电池模块、控制模块安装在船上；将控制模块与对接模块连接；控制模块与船舶电站连接，控制模块检测船舶电站的负荷电流、负荷功率；对接模块的输出端口通过并网开关K6与船舶电站连接，并网开关K6断开；

步骤32：将岸电电站的岸电变压器通过电缆的插口与对接模块的输入端口ABC连接，闭合第一开关K1、第四开关K4，第二开关K2和第三开关K3保持断开；控制模块检测电缆的根数和每根电缆的额定电流，确定整流控制角、整流输出直流电流的参数值；

步骤33：将蓄电池模块分别与对接模块的整流模块、逆变模块连接，即闭合第五开关K5，将蓄电池模块与控制模块连接；

步骤34：闭合并网开关K6，船舶发电机的负载功率向对接模块转移，当船舶发电机输出功率下降到预设功率或以下时，船舶发电机关闭，供电无缝切换完成；具体地，本实施例中的预设功率为5％的船舶发电机额定功率，预设功率大小也可以按需要调节；

在本步骤34中，并网开关K6闭合后，供电无缝切换完成前，采用岸电供电与蓄电池供电按需进行的供电方式，当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流小于其输出端口的电流时，控制蓄电池模块向逆变模块放电；当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流大于其输出端口的电流时，则控制整流模块向蓄电池模块充电；当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流等于其输出端口的电流时，蓄电池模块不工作。但本步骤33实际的执行时间较短，大约仅持续数秒。

步骤35：当岸电与船电的频率相同，则无需通过整流模块和逆变模块进行变频；此时，如果岸电与船电的电压相同，也无需进行变压，此时可断开第一开关K1，闭合第三开关K3，采用岸电同频直接供电线路，直接将岸电的电缆的插口与船舶电站连接，使岸电直接向船舶供电；如果岸电与船电的电压不同，则仍然需要变压，此时断开第一开关K1，闭合第二开关K2，采用岸电同频调压供电线路，通过双向可控硅将岸电的电缆的插口与船舶电站连接，双向可控硅进行变压后向船舶供电。如果岸电电站与船舶电站的频率不同，则第一开关K1保持闭合，第二开关K2和第三开关K3保持断开。

步骤36：采用岸电供电与蓄电池供电按需进行的供电方式，持续为船舶电站供电；当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流小于其输出端口的电流时，控制蓄电池模块向逆变模块放电；当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流大于其输出端口的电流时，则控制整流模块向蓄电池模块充电；当控制模块检测到对接模块的输入端口的电流等于其输出端口的电流时，蓄电池模块不工作。

与实施例一相同，可按需要增加新的电缆，直至电缆总容量大于或等于船舶电站的负荷容量。

与实施例一相同，步骤36在持续为船舶电站供电的过程中，采用了岸电供电与蓄电池供电按需进行的供电方式，而在其他实施方式中，也可以采用仅岸电供电方式或仅蓄电池供电方式，也可以根据需要在任意时刻在三种供电方式之间切换。

当船舶需要离岸时，则采取上述步骤的逆向操作，具体为：

步骤37：启动船舶发电机，使船舶发电机与对接模块连接，然后对接模块的负载功率向船舶发电机转移，船上可配合油门加减操作，当对接模块的负载功率降低到预设功率(本实施例为5％的船舶发电机额定功率)或以下时，断开并网开关K6，完成供电无缝切换；最后关闭船控接岸电装置，并断开电缆。

本实施例三与实施例一的主要区别是，在供电无缝切换的过程中，实施例一采用的是仅岸电供电方式(步骤12)，而实施例三采用的是岸电和蓄电池同时接入，按需供电的方式(步骤32和33)。

本实用新型的船控接岸电装置及方法，为船舶电站提供了三种供电方式：仅岸电供电方式、仅蓄电池供电方式、岸电与蓄电池同时供电按需进行的供电方式，在供电无缝切换的过程中，以及无缝切换完成后的持续供电过程中，均可根据需要在这三种供电方式中智能选择，并在这三种供电方式间自由切换，能够大大地提高船舶靠岸供电的灵活性，提高供电效率。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。