1、第44卷第2 期2023年6 月D0I:10.13340/j.jsmu.2023.02.018上海海事大学学报Journal of Shanghai Maritime UniversityVol.44No.2Jun.2023文章编号：16 7 2-9 49 8(2 0 2 3)0 2-0 111-0 8基于改进NLM的模块化多电平变换器在船舶岸电系统中的应用王灿，郭焱，薛冬，王宇恒（上海海事大学物流工程学院，上海2 0 13 0 6)摘要：随着船舶功率需求的不断增加，船舶岸电系统也从低压岸电系统向高压岸电系统发展，基于模块化多电平变换器（modularmultilevelconverter，M
2、 M C）设计6.6 kV/60Hz的船舶高压岸电系统。针对传统最近电平逼近调制（nearestlevelmodulation，NLM）策略下MMC输出电压质量低、环流谐波含量大及船舶岸电系统稳定性差的问题，提出采用改进NLM策略、无差拍环流抑制策略和虚拟同步发电机(virtual synchronous generator，VSG)控制技术相结合的新型控制方法。对所设计的MMC-VSG船舶岸电系统模型和控制方法进行仿真。仿真结果表明，所提出的控制方法能有效提高船舶岸电系统的电能质量，且系统稳态性能和动态性能良好，可为船舶高压岸电系统的设计提供一定的参考。关键词：船舶岸电系统；模块化多电平变换
3、器（MMC）；最近电平逼近调制（NLM）；无差拍环流抑制；虚拟同步发电机(VSG)中图分类号：U653.95;U665.1based on improved NLM in shore-to-ship power supply system文献标志码：AApplication of modular multilevel convertersWANG Can,GUO Yi,XUE Dong,WANG Yuheng(Logistics Engineering College,Shanghai Maritime University,Shanghai 201306,China)Abstract:Wit
4、h the continuous increase of ship power demand,the shore-to-ship power supply systemalso develops from the low-voltage shore-to-ship power supply system to the high-voltage shore-to-shippower supply system.Therefore,a 6.6 kV/60 Hz high-voltage shore-to-ship power supply system isdesigned based on mo
5、dular multilevel converters(MMC).Aiming at the problems of low quality of MMCoutput voltage,large circulating current harmonics content and poor stability of the shore-to-ship powersupply system under the traditional nearest level modulation(NLM)strategy,a new control methodcombining the improved NL
6、M strategy,the deadbeat circulating current suppression strategy and thevirtual synchronous generator(VSG)control technology is proposed.The simulation is carried out on thedesigned MMC-VSG shore-to-ship power supply system model and control method.The simulation results收稿日期：2 0 2 2-0 3-0 9 修回日期：2 0
7、 2 2-0 6-2 7基金项目：上海市科学技术委员会项目（Z20218044）；上海市经济和信息化委员会工业强基项目（GYQJ-2020-1-12）作者简介：王灿（19 9 7 一），男，安徽六安人，硕士研究生，研究方向为电力电子与电力传动，（E-mail)；郭燚（19 7 1一），男，安徽安庆人，副教授，博士，研究方向为电力电子与电力传动、船舶电力系统，（E-mail)http:/hyxb 112show that,the proposed control method can effectively improve the power quality of the shore-to-sh
8、ippower supply system,and the system is of good steady-state performance and dynamic performance,which can provide reference for the design of the high-voltage shore-to-ship power supply system.Key words:shore-to-ship power supply system;modular multilevel converter(MMC);nearest levelmodulation(NLM)
9、;deadbeat circulating current suppression;virtual synchronous generator(VSG)0引 言为减少船舶停靠港口时船舶发电机组工作给港区带来的大量污染气体、废水，船舶岸电技术1 成为世界各国关注的焦点。在船舶岸电系统中变换器的选择对电压的稳定性、电能的质量、变换效率等有着重要的影响,因此选择具有优秀性能的变换器至关重要。模块化多电平变换器（modularmultilevelconverter，M M C）因其扩展方便、无须大容量滤波器、谐波含量小、开关频率低、功率损耗小等优点2 ,已成为柔性直流输电3 、新能源并网4、船舶电力推
10、进系统5 等领域的研究热点。随着船舶岸电系统容量的增加,MMC在船舶岸电系统中的研究也越来越多6-7 船舶岸电系统主要有两大任务，一是完成岸电与船电无缝并/离网，二是保证岸电电源输出电压、电流的高质量和高稳定性8 。研究表明，通过改变MMC的控制策略可以降低MMC的输出谐波，而采用虚拟同步发电机（virtual synchronousgenerator，VSG)控制技术可以使岸电电源具有与同步发电机相似的旋转惯性和阻尼特性。因此,将 MMC与VSG结合，既可以平稳地实现船电与岸电的无缝切换又可以获得高质量的、稳定的电压。LI等9 分析了基于MMC的VSG模型,实验结果证明了MMC与VSG结合的
11、可行性及优势；杜千10 提出了基于MMC的VSG控制技术，使MMC在进行能量变换的同时兼具对中高压系统频率和电压的支撑能力，其采用载波移相脉宽调制（carrierphase shiftingpulsewidthmodulation，CP S-P WM）策略总谐波较低，但每个桥臂子模块都要配备一个载波，实现起来比较复杂。相比之下，最近电平逼近调制（nearest levelmodulation，NLM)策略具有实现简单、开关频率低的优点，但传统NLM策略在桥臂子模块较少时,输出电能质量较差,因此其在船舶岸电系统中的应用研究较少11-12 。随着 MMC 的深人研究,HU 等13 通过改变roun
12、d函数提出了一种电平数增加的NLM策略，提高了交流侧输出电压的质量，但其忽略了MMC中环流增大、损耗增加的问题,且并非运用在船舶岸电系统中，参考价值有限。http:/上海海事大学学报为推进船舶岸电技术的发展,针对上述问题,本文提出规律性地改变任意时刻上、下桥臂子模块投入数的NLM策略（即改进NLM策略）、不影响输出电压质量的无差拍环流抑制策略和VSG控制技术相结合的新型控制方法，来提高船舶岸电系统的电能质量和稳定性。在MATLAB/Simulink中搭建MMC-VSG模型，分析船舶岸电系统并网、额定负载、突变负载等工况下的性能，验证所提出的控制方法的有效性。1MMC-VSG船舶岸电系统为了将我
13、国港口50 Hz交流电变换为适用于国外船舶的6.6 kV/60Hz交流电，采用MMC-VSG船舶岸电系统，见图1,其中G表示船舶发电机。设定：下标jeia,b,cl,分别表示a、b、c 三相;下标xE(p,n，分别表示MMC的上、下桥臂；下标i表示MMC桥臂上的第i个子模块,i=1,2,N。为简化系统模型，将岸电电源直流侧电压U等效成恒压源，主要对逆变侧进行研究。在船舶靠港后，先采集船舶发电机输出的三相电压uc.abe、电流ic,abe和MMC输出的三相电压uabe、电流iabe，经过VSG控制器得到岸电电源参考电压uref.j;再结合采集的MMC内部循环电流icir,和子模块的电容电压uce
14、,xji，通过MMC控制器生成子模块的开关信号Sxj.i，完成电制的变换。待系统稳定后,关闭船舶发电机，由岸电电源独立供电。岸电电源岸电电源Ude直流侧MMCSx.jiicit.juc,x,jiMMCuref.j控制器图1MMC-VSG船舶岸电系统hyxb 第44卷船舶电网并/离G网开关11iabcUabcVSGUG,abc控制器iG,abc船舶负载第2 期2MMC拓扑结构与数学模型2.1MMC拓扑结构MMC是整个船舶岸电系统的核心,其拓扑结构见图2,其中SM表示子模块。MMC由三相六桥臂组成，每个相单元有上桥臂和下桥臂，每个桥臂包括N个子模块和一个桥臂电感L，子模块采用半桥型拓扑。在正常工作
15、条件下，子模块有两种状态：一种是投人状态，当T，闭合且T,关断时，子模块输出电压等于电容电压wexj;另一种是切除状态，当T,关断且T,闭合时，子模块输出电压等于0。Id为直流母线电流;L。和R。分别为负载的电感和电阻;u,和i,分别为桥臂电压和电流；u;和；分别为输出电压和电流。PIdce+Up.aUde/2SMNJSMNSMMip.aL+uaHUaicir,a+Ude/2n2.2MMC数学模型以相为例对MMC 拓扑结构进行分析,根据基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律，可得(1)n,aicir,a（ip,aP,a+in,a)/2UdiWp,ap,aL2dtUdedin,aWn,aL2dt联立
16、式(1)(4),得un.aUp.=Roia2didir.aUdeUp.a+un.a2由于桥臂电感L比负载电感L。小得多，可忽略不计，故ua=Roia+Lo王灿，等：基于改进NLM的模块化多电平变换器在船舶岸电系统中的应用Z(Sx.jiue.x.j.i)=1式中：开关信号Sxj.为0-1变量，若第i个子模块投入使用,则其取值为1，否则取值为0。综上所述，通过改变任意时刻子模块的投切，即可改变MMC的输出电压。3MMC控制器MMC控制器包含调制策略、环流抑制策略和子模块电容电压均衡控制技术,其中调制策略和环流抑制策略都会影响输出电压质量,因此主要对调制策略和环流抑制策略进行研究。3.1改进 NLM
17、 策略SMSMi：桥L相Ro3单Lo元LomubLoucTSMSMSMUn,a：SMMSMMSMidciin.b图2 MMC拓扑结构diaLo-Roiadtdia+RoiaLodtLLdt2L2dtdiaun.a-Up.dt2113其中上、下桥臂电压由投入子模块的电容电压之和决定，可表示为Nux.jSMNLM策略就是用某时刻若干子模块的电容电：压之和瞬时逼近正弦调制波。传统NLM策略的原理见图3,其中：T为系统的额定周期;nsi（=n p，a+nn,）为上、下桥臂投人的子模块总数；ure.pa和uref.,分别为上、下桥臂参考电压;ua表示通过调制策略生成的相实际输出电压。由图3 可以看出，在
18、传统NLM策略中，任意时刻单相上、下桥臂生成luc,x,j.i的阶梯波完全对称，共有N+1个不同的电平，阶梯：in.c(8)+跳变幅值为Ud/N。因此,桥臂子模块越多,阶梯波T2的跳变幅值就越小,输出的相电压越接近正弦波，谐波也就越少，电能质量越高。反之，桥臂子模块越少，输出电压质量就越低。N+1rN-150(2)Uder(3)Udc/2Ude/Nuref,p,aup.a(4)0(b)上、下桥臂电压di(5)(6)(7)T/4(a)nslun,auref,n,aT/4时间Ude/2Uref,a压ua4Ude/N0-Ude/290(c)MMC输出电压图3 传统NLM策略原理为解决传统NLM策略在
19、桥臂子模块较少时，输http:/T/2时间T/23T/4T/4T/2时间hyxb 3T/43T/4TTT114出电压电流谐波含量大的问题,本文通过有规律性地改变任意时刻上、下桥臂子模块的投人数，使MMC输出阶梯波的电平数从N+1增加到2 N+1，其原理图见图4。N+1N-150UderUac/2TUdo/Nuref,p,aup.a0T/4(b)上、下桥臂电压Ua/2r-uref.aua0Ud/(2N)-Ude/20(c)MMC输出电压图4改进NLM策略原理改变后任意时刻上、下桥臂投入子模块数可表示为np,aa=roundN2Wref.aU.NNref.ann,around2UeN式中:roun
20、d（）为四舍五人取整函数;Ucn（=U d e/N)为子模块的额定电压。为保证电压平衡，减小环流，令y根据不同系统频率在-0.2 5与0.2 5之间周期性地改变，使任意时刻投人的子模块数在N-1、N、N+1之间变化，从而保证投人的子模块数的平均值始终为NL14。J0.25,t 0,T/4)UT/2,3T/4y=-0.25,t=T/4,T/2)U3T/4,T)由图4可以看出：通过改变round（）的取整时刻,上、下桥臂的输出阶梯波upavun.a产生一个小的相移,不再完全对称;阶梯跳变幅值从Ud/N减小为Udc/（2 N）,大大地降低了输出电压的谐波,提高了电能质量；在输出相同质量的电压时，使用
21、改进NLM策略时桥臂子模块数可以减少为传统NLM策略的1/2,大大地减小了MMC系统的成本和空间。这对于推进MMC在船舶岸电系统中的应用和发展具有重要意义。3.2无差拍环流抑制策略采用改进NLM策略虽然可以实现MMC在子http:/hyxb 上海海事大学学报模块较少时输出谐波质量的改善，但桥臂投人子模块总数的变化使MMC内循环电流谐波的峰-峰值增大。目前使用较多的环流抑制方法是基于PI（比例积分)或PR（比例谐振)控制对参考电压进行补偿，这些方法又被称为间接法，都有相对复杂的设计过程且会影响输出电压的质量15。为更好地抑制环流,采用无差拍环流抑制策略，根据调制后的瞬时电T/4T/2时间(a)n
22、s1un,auref,n,aT/4第44卷3T/4T产生偏移T/23T/4时间T/23T/4时间流信息调整MMC单相支路中的投入子模块总数来直接抑制MMC内的循环电流谐波，避免输出的电压质量受到影响。由式(6)可知直流电压Udc，上、下桥臂投人子模块电容电压之和u（=u p.a+u n.a）和循环电流Ticir.a的关系,用前向欧拉公式推导出式(6)的离散形式为us(h)=Ude-2LT(icira(h+1)-icra(k)式中：T。为控制周期。基于无差拍环流抑制原理，T为在下一个控制瞬间将循环电流调节到基准值,选择用ir，（k+1）代替ira（k+1），在理想条件下ir.（k+1)=l a
23、e/3。因此,us（k)的最佳值u（k)的表达式为u(k)=Ude-2LT(ir(k+1)-icira(k)=(9)Ude-2LT,(Ide/3-ir.(k)那么，在循环电流控制阶段投入的子模块总数n2为(10)ns2=intu(h)U.N其中,int为向下取整函数。到目前为止，投入的子模块总数有两个值。一个是调制阶段得到的nz1,另一个是循环电流控制阶段得到的n2。为避免在进行环流抑制时,交流侧输出电压的质量受到干扰，需保证n2=n1+2入（入=0,1,）,即ns与ns2同为奇数或偶数。因此,将ns2(11)调整为nz2+1,nI=N,n2为奇数n22ns1=N,ns2为偶数nz3=nm2+
24、1,ns=N1,n2为偶数(nz2nz=N1,ns2为奇数其中,n3为ns2调整后的值。综上，最终确定上、下桥臂投入子模块数np.a.f和nn,a,分别为np.a.f=np.a+入=np.a+(ny3-nsi)/2(16)nn,a,r=nn,a+入=nn,a+(ny3-nsi)/2(17)在确定上、下桥臂投人子模块数后，为实现桥臂电压的均衡，用排序算法16 选出需投人的子模块，(12)(13)(14)(15)第2 期最终发出开关信号Sj，控制子模块的投切。4VSG 控制器为获得稳定可靠的岸电电源参考电压uref,，使用VSG控制器对船舶岸电系统的频率和电压进行控制,让其具有与船舶发电机相似的阻
25、尼支撑和旋转惯性，提高系统的稳定性。4.1VSG的功频控制VSG功频控制的目的是使船舶岸电系统根据负载变化模拟VSG的惯性特性,使系统频率调整较为平滑，保留系统静态特性的同时提高动态特性。VSG功频控制的数学模型为da=Mm-M。-M a =dtds=W-WNdt(P.=Per+D,(wn-)式中：J为转动惯量;w为实际角频率;M.为机械转矩;M。为电磁转矩；Ma为阻尼转矩;Pm为机械功率;P。为电磁功率;D为阻尼系数；为额定角频率;8 为功率角;Pref为参考电磁功率;D，为角频率调差系数。根据式（18）得到VSG功频控制的控制框图（见图5）,其中：syn为通过PI控制器得到的偏差角频率;0
26、 为参考相位角;1/s表示积分环节。ONt&Wsyn1/sON图5VSG功频控制框图4.2VSG的励磁控制为保证MMC输出的电压稳定，通过VSG的励磁控制来实现与船舶发电机相似的无功-电压调节特性。系统无功功率与电压的关系表达式为Urer=U+D,(Qrer-Q)式中：Urer是参考电压幅值;Un为设定的系统额定电压幅值；D。为无功电压下垂系数；Qrer为无功功率参考值；Q为MMC实际输出的无功功率。当系统无功功率发生变化时，VSG的励磁控制会根据无功功率与电压的关系表达式，计算出理想的参考电压幅值Uref,通过与岸电电源实际输出电王灿，等：基于改进NLM的模块化多电平变换器在船舶岸电系统中的
27、应用UrefXUN图6 VSG励磁控制框图4.3相位预同步控制在船舶靠岸并网时,船电与岸电相位不同，为避免并网时由相位差引起瞬时冲击电流，需对船电与岸电的相位进行预同步。在相位预同步控制中，船舶发电机三相电压uG,abe经锁相环（phase lockedPm-Pa-D(-oN)loop，P LL)输出相位c,将此相位作为岸电MMC的N参考相位进行Park变换，再将岸电MMC输出电压(18)的q轴分量与参考值O比较,通过PI控制器即可得到偏差角频率syn。把sym叠加到VSG功频控制的输出角频率上，即可实现船电与岸电的相位同步。相位预同步控制框图17 见图7。uG,abc,PLLuqabcUab
28、cdqud图7相位预同步控制框图4.4定子电气模型和电压电流双闭环控制APt&Pmt&得出岸电电源相位角和励磁电动势幅值后，通PreflPel1/sD115压幅值Um比较,经过PI控制器生成励磁电动势幅值U。,实现对电压的闭环控制。VSG的励磁控制框图见图6。Qref过VSG的定子电气模型和电压电流双闭环控制18 得到岸电电源的参考电压uref.i，具体控制框图见图8。图8 中：ia和i分别为MMC输出电流的d轴和q轴分量;ua和u分别为MMC输出电压的d轴和q轴分量;和分别为d轴和q轴参考电流值；u和u。分别为d轴和q轴参考电压值;C为直流电源等效的虚拟电容值；s表示微分环节。Ueudidu
29、a+LsudLugoL(19)Ls图8 VSG的定子电气模型和电压电流双闭环控制框图4.51MMC-VSG船舶岸电系统总体控制结构综上，可得出MMC-VSG船舶岸电系统的总体控制结构,见图9。在船舶靠港后,先经过VSG的功http:/DaAUu=0PIldiqu&PIUePIUmsynPIPIOLWLPI十Xhyxb uref,j/abcXugl116频控制、励磁控制和相位预同步控制得到岸电电源的相位角和励磁电动势的幅值；再经过VSG的定子电气模型和电压电流双闭环控制得到与船舶发电机组同相位、同频率、同幅值的三相电压；将其作为岸电MMC的参考电压,采用本文所提出的改进NLM策略和无差拍环流抑制
30、策略得到每相上、下桥臂在某时刻需要投人的子模块数；最后根据排序算法和桥臂电流方向控制岸电MMC中子模块的投切，完成电制的变换。VSG控制器UG.abe相位预同步控制iuabcdt切牵计算Piahe图MMC-VSG船舶岸电系统总体控制结构5仿真与分析为验证所提出的控制方法的可行性，在MATLAB/Simulink中搭建MMC-VSG（6.6 k V/6 0Hz)船舶岸电系统模型进行仿真，具体参数19 见表1。表1MMC-VSG船舶岸电系统仿真参数参数数值直流侧电压Ude/kV12船舶电网线电压U/kV6.6额定频率f/Hz60桥臂子模块数N/个10桥臂电感L/H0.002子模块电容C/F0.00
31、5控制周期T,/s100转动惯量J/(kgm)10有功负载/kW1 000无功负载/(kVA)2005.1并网性能分析为分析所提出的控制方法在船舶岸电并网中的表现,设定0 0.5s时岸电MMC空载运行,0.1s时开始进行船电与岸电的相位预同步控制,0.5s时闭合并网开关使船舶岸电系统接入船舶。图10 为直接并网时岸电的输出电流，可以看出在0.5s时产生了高达12 0 0 A的冲击电流。图11为采用本文所提的MMC-VSG控制方法进行并网时http:/hyxb 上海海事大学学报岸电的输出电流，可以看出冲击电流被消除，系统快速趋于稳定。1250750F250-250F-750F-1250500.2
32、 0.4 0.6 0.81.0时间/s图10直接并网时岸电图11基于MMC-VSG控制方法输出电流并网时岸电输出电流MMC控制器图12 为系统并网Uel4000定子无差拍环流抑制电气模型功频控制和电ure.ji改进压电NLM励磁控制流双闭环控制第44卷125025007502502500.50.61.0.7.0.8-250-750-125000.2 0.4 0.6 0.81.0时间/s6.000rUG,a时船电相输出电压和均压排序算法np.j.fSnn.j.fua2000岸电相输出电压，可0电-2.0 0 0以看出0.1 s前船电与-4 000-6.0005岸电的相位明显不同，00.1 0.2
33、 0.30.4 0.5时间/s0.1 s后渐渐趋于同步，图12船电相输出电压和0.35s后船电电压与岸岸电a相输出电压电电压的大小、相位完全重合。仿真结果表明，本文所设计的MMC-VSG船舶岸电系统能有效解决船舶并网时的电流冲击问题,并能输出与船电大小、相位完全相同的电压，实现岸电电源的平稳并网。5.2稳态性能分析为验证本文所提出的控制方法在船舶岸电系统中的稳态性能,在1 s后关闭船舶发电机,由岸电电源独立供电。图13 和14为在额定负载下岸电MMC在不加入环流抑制策略时，分别使用传统NLM策略和改进NLM策略的输出电压。由图可以看出,与传统NLM策略相比，改进NLM策略下MMC输出电压波形明
34、显更好，总谐波失真（totalharmonic distortion，T H D)从5.42%下降为1.7 7%，这表明使用改进NLM策略可以显著地提高输出电压质量。600040002.0000电-2.0 0 0-4000-6 0001.00 1.02 1.04 1.06 1.08 1.10图13传统NLM策略下MMC输出电压图15和16 分别为岸电MMC在1.1s时加人无差拍环流抑制策略后，MMC的循环电流和输出电压。由图15可以看出，加入无差拍环流抑制策略后6000400020000-2.000-4.000-60001.00 1.021.04 1.061.08 1.10时间/s时间/s图1
35、4改进NLM策略下MMC输出电压第2 期a相循环电流的波动范围从-7 0 12 0 A降低为2 234A,环流谐波得到了有效抑制。由图16 可以看出，加入无差拍环流抑制策略前后MMC输出电压的THD始终保持1.7 7%，这表明输出电压的质量并未因为环流抑制策略的加人而降低,与上文理论分析结果一致。150r100V/500-50-1001.00 1.04 1.08 1.12 1.16 1.20图15加入环流抑制策略前后MMC内相循环电流5.3动态性能分析为进一步验证所提出的控制方法在船舶岸电系统中的动态性能,1.2 s时突加50 0 kW阻性负载和200kVA感性负载,1.4s时突减50 0 k
36、W阻性负载和2 0 0 kVA感性负载，进行仿真实验。从图17 19 可以看出：当负载发生突变时，岸电电源输出电流随负载变化而变化，输出电压始终保持稳定，电流和电压都近似正弦波，质量良好；MMC内循环电流能快速跟踪其参考值，且波动幅度不超过10 A，环流谐波得到有效抑制。600040002000-2000-4 000-6 00051.1图18岸电电源输出电压图19MMC内a相循环电流从图2 0 和2 1可以看出，当负载发生突变时：岸电电源输出线电压（6 6 0 0 50）V）瞬时变化率在-0.7 5%,0.7 5%内，波动恢复时间在0.0 2 s内；频率（6 0 0.0 6）Hz）瞬时变化率在
37、0.1%，0.1%内，波动恢复时间在0.0 5s内。将岸电电源动态性能指标与国家标准2 0 对比可得表2,由表2可知本文提出的船舶岸电系统的动态性能指标均符合国家岸电系统的标准。王灿，等：基于改进NLM的模块化多电平变换器在船舶岸电系统中的应用60.26 66060.059.86.640ZH/李归59.6662059.4660059.2658059.0656058.81.11.21.31.41.5时间/s图2 0岸电电源输出线电压600040001.1411.162 0000-2.000-4 000-600051.00 1.04 1.08 1.12 1.16 1.20时间/s图16加入环流抑制
38、策略前后MMC输出电压2001000-100-2005Y.1图17岸电电源输出电流70r60V/40200-2051.21.31.41.5时间/s1176 680r60.0259.9859.941.100.40.81.21.6时间/s图2 1岸电电源频率表2 岸电电源动态性能指标检验结果检验指标国家标准仿真结果线电压瞬时变化率-20%,-0.75%,20%0.75%时间/s-10%,-0.1%,频率瞬时变化率10%线电压波动恢复时间/s1.5频率波动恢复时间/s5由图2 2 可以看出，岸电电源的输出功率能快速跟踪其参考值，虽有微弱波动，但能快速恢复到稳定。仿真结果表明,所提出的MMC-VSG5
39、-02控制方法在船舶岸电系0.4.0.81.2 1.6时间/s统中动态性能良好，能图2 2岸电电源输出有功为船舶提供高质量、稳功率和无功功率定的电能。1.21.31.41.5时间/s0.20.40.81.21.6时间/s1.31.5判定符合要求符合要求0.1%0.020.051.6P一Q1.20.80.46 结 论本文将MMC应用于船舶高压岸电系统中,设计了6.6 kV/60Hz的MMC-VSG船舶岸电系统模型,提出了采用改进NLM策略、无差拍环流抑制策略和VSG控制技术相结合的新型控制方法。在MATLAB/Simulink中，对所设计的控制方法进行仿真,结果表明：（1)所提出的控制方法可以显
40、著提高船舶岸电系统的输出电能质量。（2)在所提出的控制方法下,MMC内部的循环电流谐波得到了有效抑制且不会降低输出电压的质量，避免了循环电流控制级对调制策略级的影响。（3）在面对负载突变时，所提出的控制方法可使船舶岸电系统避免大的电压和频率波动，系统的稳定性良好且动态响应快。本文研究对推进船舶高压岸电系统的发展具有一定的参考意义。然而,本文研究还有不足之处：由于本文主要研究船舶岸电系统的电能质量和供电稳定性，负载端采用的是常规阻抗负载，未对负载部分进行深度研究；由于实验条件限制，目前仅对所提的http:/符合要求符合要求hyxb 118MMC-VSG船舶岸电系统进行了仿真实验研究，缺参考文献：
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