轴带发电机系统ppt课件
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船用主机轴带稳频发电机简介
船用主机轴带稳频发电机简介1.主机轴带稳频发电机的应用船舶在选用主柴油机时，要考虑海况，船况，柴油机安全等功率储备。
该储备须达到额定功率的10%～15%。
如果船舶航行于平静的海面，并且船舶出厂不久或坞修之后，这时海况及船况良好，主柴油机就有较大的功率储备没有得到充分利用，另外，主柴油机大都在部分负荷下运行，而在低于75%～85%额定功率的低负荷下运行时，其经济性将下降，如果利用轴带发电机，可以使主机长时间在较高负荷下运行，从而具有良好的经济性。
对于货船，一般来说其电站功率为主机额定功率的5%左右。
轴带发电机完全能满足船舶正常航行的电力需要。
主机轴带发电机因其良好的经济性而得到广泛应用。
2.采用主机轴带稳频发电机的优越性降低主机燃油消耗，提高综合经济性主机配备轴带发电机后，可以长期在较高负荷下运行，油耗率的依降低。
另外，主机效率一般比辅助柴油机要高，而且主柴油机一般燃用劣质燃油，从而进一步降低了燃料费用，提高了综合经济性。
利于能量综合利用主机配备轴带发电机，船舶正常航行时由轴带发电机供电，不必使用辅助柴油机，因此可以省去副机动力系统的功耗，而主机辅助系统功耗基本不变，目前，船舶副机的排烟余热一般没有得到利用，而四冲程的辅助柴油机较二冲程的主柴油机排烟温度高，因此浪费了大量排气余热。
如果设置主机轴带发电机，辅助柴油机因运行时间少，其排气余热浪费减少，而主机的排气余热可以得到更为有效的利用。
减少润滑油消耗及副机维修保养费用船舶正常航行时，由主机轴带发电机供电，于是辅助柴油机运行时间大大缩短，其滑油耗量减少，磨损减少，运行维护费用因此降低。
改善工作条件机舱噪声可以减轻，从而改善工作条件。
3.轴带稳频发电机特点WP-H系列船用稳频轴带发电机是本厂自主研发的新一代节能新产品，具有核心知识产权，国家专利。
是利用船舶航行主机动力附轴带动的轴带发电机，具有输出频率及电压稳定可靠的特点，其节能效果特别显著。
在船舶主机不稳定转速（从怠速至高速）的动力输入到稳频发电机上，给船舶提供各项性能可靠的优质电源。
船舶轴带发电机PPT
系统频率调节:改变SG的励磁电流.励磁电流增加，电压升高，
输出功率增加，调相机SC的输入功率增加，转速增加、频率上 升。
系统有功功率的调节：电网负载有功功率增加，引起调相机
速度和频率下降，控制器增加励磁电流，使逆变器输出增加。
系统无功功率的调节：当负载无功功率变化时，引起调相机
无功电流变化，引起电压变化，AVR自动改变励磁电流，保持电 压恒定和无功功率平衡。
5）轴带发电机在运行中的问题
紧急停车，紧急倒车等情况，有可能导致轴带发电机和柴油发 电机带电转换和并联运行 必须在主机额定转速60%—110%的范围内进行 主机紧急停车和紧急倒车时采用两种方法: 1、主机转速降到60%以下，采用失电转换； 2、主机转速维持在60%，带电转换后急剧减速。
轴带发电机的布置形式
2.交流轴带机为了使频率减小主机转速变化的影响，其控制较 复杂。—— 有定（FPP）、变距浆(CPP)2种。
船舶电气设备与系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
⑴变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
变距桨系统特点：转速不变，改变螺距可改变螺旋 桨推力大小和方向。
控制： —— 需要两方面的控制 1.主机油门控制； 2.螺旋桨螺距控制。
过载范围 （30S内）
转速 范围内可以输出额定功率， 0.6
2、40%-75%范围内输出功率随 0.5
转速的下降成正比下降，
3、低于40%时，无法维持 逆变器工作，停止运行。
0.4 0.75 1
Nsg
船舶电气设备与系统
2、轴带发电机系统的组成原理
定距浆晶闸管变流器轴 带发电机系统 由三部分组成： 1）主回路有功通道 由1、2、3、4、5构成。 2)无功通道 由具有自动调压器的调 相机构成。 3）控制器 频率和逆变角控制器调 节和控制系统频率和有 功功率。
输出功率增加，调相机SC的输入功率增加，转速增加、频率上 升。
系统有功功率的调节：电网负载有功功率增加，引起调相机
速度和频率下降，控制器增加励磁电流，使逆变器输出增加。
系统无功功率的调节：当负载无功功率变化时，引起调相机
无功电流变化，引起电压变化，AVR自动改变励磁电流，保持电 压恒定和无功功率平衡。
5）轴带发电机在运行中的问题
紧急停车，紧急倒车等情况，有可能导致轴带发电机和柴油发 电机带电转换和并联运行 必须在主机额定转速60%—110%的范围内进行 主机紧急停车和紧急倒车时采用两种方法: 1、主机转速降到60%以下，采用失电转换； 2、主机转速维持在60%，带电转换后急剧减速。
轴带发电机的布置形式
2.交流轴带机为了使频率减小主机转速变化的影响，其控制较 复杂。—— 有定（FPP）、变距浆(CPP)2种。
船舶电气设备与系统
1、轴带发电机系统的特点、分类和功率输出特性
⑴变螺距螺旋桨船舶的轴带发电机
变距桨系统特点：转速不变，改变螺距可改变螺旋 桨推力大小和方向。
控制： —— 需要两方面的控制 1.主机油门控制； 2.螺旋桨螺距控制。
过载范围 （30S内）
转速 范围内可以输出额定功率， 0.6
2、40%-75%范围内输出功率随 0.5
转速的下降成正比下降，
3、低于40%时，无法维持 逆变器工作，停止运行。
0.4 0.75 1
Nsg
船舶电气设备与系统
2、轴带发电机系统的组成原理
定距浆晶闸管变流器轴 带发电机系统 由三部分组成： 1）主回路有功通道 由1、2、3、4、5构成。 2)无功通道 由具有自动调压器的调 相机构成。 3）控制器 频率和逆变角控制器调 节和控制系统频率和有 功功率。
《发电机的工作原理》课件
交流发电机工作原理
总结词
通过相位和幅值的调节，实现电压和电 流的控制。
VS
详细描述
在交流发电机中，相位和幅值的调节是实 现电压和电流控制的关键。通过改变励磁 绕组的电流大小和方向，可以改变磁场强 度和方向，从而改变感应电场的大小和方 向，实现电压和电流的控制。
发电机的工作条件
总结词
需要满足一定的条件才能正常工作。
详细描述
在直流发电机中，换向器和电刷的作用是实现电流方向的改变。换向器由多个换向片组成，与转子轴 固定在一起，随着转子的旋转而转动。电刷则固定在定子上，与换向片接触，将电流引入或引出。
交流发电机工作原理
总结词
利用电磁感应原理，将机械能转换为交流电能。
详细描述
交流发电机利用电磁感应原理，将机械能转换为交流电能。 在发电机运行时，转子在原动机的带动下旋转，使得励磁绕 组产生磁场，这个磁场与定子绕组产生感应电场，从而产生 交流电压和电流。
应用领域拓展
新能源领域
随着新能源技术的不断发展，发电机将广泛应用于风能、太阳能 等新能源发电领域。
电动汽车领域
随着电动汽车市场的不断扩大，发电机将作为电动汽车的重要组件 之一，发挥更加重要的作用。
工业领域
在工业领域中，发电机将广泛应用于各种设备和机器的驱动和供电 。
未来展望
创新发展
未来发电机的发展将更加注重创 新，不断推出新技术、新产品和 新服务，满足市场的多样化需求 。
《发电机的工作原理 》ppt课件
目录
• 发电机简介 • 发电机工作原理 • 发电机结构 • 发电机维护与保养 • 发电机发展前景
01 发电机简介
发电机定义
总结词
发电机是一种将其他形式的能量 转换为电能的装置。
第10节船舶轴带发电机
2）频率补偿型S／C系统 这种系统中，采用机械或电气的控制手段使船舶电网 的频率保持轴带发电机装置组成的(CPP+S／c)属于这种 系统。
轮机学院电气及自动化教研室
课 件
船舶电气设备及系统
2018/10/27
3）变距桨和轴带发电机装置组成(CPP+S／G) 该系统中，主机和轴带发电机之间装有减速齿轮装置。 船速取决于变距桨的螺距大小，主机转速及轴带发电机 的频率大致恒定。在CPP+S／G系统中，只在切换发电机 时，才可以和其它发电机并联运行，因为长时间并联运 行是非常困难的。 4）变距桨船舶轴带发电机装置的工作原理 由于变距桨船舶采用的主机都为定速定向型，在正 常航行时主机的转速维持在一个速度上(额定转速)，而 且主机的转向是一定的，不需要换向，航速是靠调节桨 叶的角度实现的，所以这类船舶大都采用轴带发电机不 需加恒频装置。轴带发电机与主机轴之间是靠机械传动 装置(减速齿轮箱)联在一个系统中，因此整个系统的组 成比较简单，其工作原理与系泊(辅助)发电机的工作原 理大致相同。
轮机学院电气及自动化教研室
课 件
船舶电气设备及系统
2018/10/27
轴带发电机系统也存在一些缺点： • 船舶在港作业时，不能用轴带发电机供电，仍需要辅助 柴油发动机组供电。 • 对于交流电制的船舶，若非恒定转速的主机，则必须采 取特殊措施，保证电网的频率的恒定，故使整个系统变得 较为复杂。 • 一次投资(即造船成本)较大，虽然可以从营运成本降低的 好处中得到补偿，但是这个补偿是和轴带发电机的功率有 关(功率越大越好)，还与时间的利用率(即船舶在一年中航 行的时间)有关。
轮机学院电气及自动化教研室
课 件
船舶电气设备及系统
2018/10/27
轴带发电装置的工作原理
轴带发电机系统基本工作原理系统为例来分析轴带发电机的基本工作原理。
轴带发电机SG是低频无刷同步发电机，发出非恒定频率的交流电，经品闸管整流器2变成直流电，再经晶闸管逆变器4将直流电变成标准频率的交流电，与调相机SC并联向电网供电。
轴带发电机SG只向电网提供负载所需要的有功功率，而调相机SC向电网输出负载所需要的无功功率。
调相机在系统开始启动时它是靠同轴的异步电动机拖动，是作为同步发电机运行，在自动调压器(AVR)的作用下建立起正常频率的额定电压。
系统的电压和频率就取决于调相机的电压和频率，以调相机的频率控制触发逆变器，在控制器8的作用下，当轴带发电机的逆变器已输出与调相机相同的电压和频率时，调相机的异步电动机将被自动从辅助发电机电网上断开，而此时补偿机(调相机)则由逆变器输入功率继续保持与逆变器并联运行。
这时调相机就相当于两台并联运行同步发电机中的一台原动机失去动力的同步发电机，是处于逆功率下的电动机运行状态如果轴带发电机系统与辅助发电机并车后是独立运行供电(辅助发电机被解列)，则由轴带发电机的逆变器向电网负载输出有功功率，由调相机向负载输出无功功率，这就类似于两台同样的柴油发电机并联时，将有功功率全部转移给一台发电机，并通过调节励磁电流将全部无功功率转移给另一台发电机的供电情况。
由于逆变器将直流变成交流是靠晶闸管的开关作用完成的，逆变器输出的交流电压和电流每半波都是同时导通和断开，没有落后电流的通路，所以电压和电流同相位，只输出有功功率。
系统频率的调节:改变轴带发电机的励磁电流来实现系统频率的调节，增加励磁电流，轴带发电机的电压升高，逆变器的输人电压升高和输出功率增加，因电网负载一定，故使调相机的输人功率增加、转速增加，频率上升。
系统有功负载平衡的调节:当电网负载的有功功率增加时，首先是引起调相机有功电流的增加,使其转速和频率下降，也即靠调相机动能的减少暂时提供有功功率，但与此同时，频率控制器根据频率的变化增加发电机的励磁电流(而不是直接控制主机油门)，使逆变器输出的有功功率增加来与电网负载的有功功率平衡，并恢复额定频率。
柴油发电机组结构图解PPT课件
减少流量，甚至于断流；
产生穴蚀。
解决方法：采用膨胀水箱。
N系列发动机冷却系统
主要部件介绍
⑵ 水泵：由皮带轮、轴承、油封、 水封、叶轮等组成。
其作用是：强制将散热器里的冷却 液压入机体内，冷却发动机。
水泵上有一小孔，起观测、泻漏作 用。
⑶ 机油冷却器：其分管束式和片 状式，起冷却机油的作用。
趋于完全燃烧。
•
即使少量空气进入燃油系统，也不会使发动机像高压油管燃油系
统发动机那样立即“失速”，PT燃油系统的发动机工作更稳定可靠。
•
性能标定方便，适应性好。
•
有80%左右的燃油用于冷却喷油器后回到油箱，喷油器能得到很
好的冷却。
•
通用性好，相同的基础泵和喷油器作一些调整就可以实用于不同
型号的发动机上。
N系列发动机冷却系统
空压机
水滤器
中冷器
散热器
水泵
缸体水道
缸盖水道
出水管
节温器
机油冷却器
液压油冷却器 湿式排气管
N系列发动机冷却系统
• 发动机热量的产生：就是喷入柴油机燃烧室的柴油，燃烧后产生大 量的热量。
• 热量分配：1/3作功、1/3排入大气、1/3冷却系统散失。 • 冷却方式：发电机组冷却系统属于压力强制循环冷却。
• 冷却系统的组成
• 冷却系统是由散热器、水泵、汽缸体水道、汽缸盖水道、出水管、 节温器机油冷却器等组成
N系列发动机冷却系统
主要部件介绍
⑴ 水箱：由上水室、下水室、散热片、进、出水管、溢流管、水箱 盖组成。
其作用是：储存冷却液，散失冷却液的热量，减少冷却液中的气泡。
冷却液中气泡的危害：
10十节船舶轴带发电机系统
作为中间环节的 系统。
非恒定频率交流电经 整流后，供给晶闸管三相 逆变器变换为恒定频率三 相交流电，三相逆变器提 供由根具同有有据同步自功负补 动功步载偿电率补变机压，偿化来调而机进提整无励行供器功磁控。功功能率电制。流， 通代步后常，可，采通专用用过设离辅柴同合助油步器发机补脱电拖偿开机入机。替。同
同步补偿机为一工作在过励磁状态(如同带了容性负 载)下空载运行的同步发电机。当负载功率因数低时， 适当增加补偿机的励磁，输出较多的无功功率，满 足负载无功功率的需要。当功率因数升高时，减少 励磁，而维持电网电压的恒定－即同步补偿机带有 自动电压调整器（AVR）。
即：调相机（同步补偿机）具有：输出无功功率，维 持系统的电压、频率等作用。
停车
额 定 输 出 线性 区 下降 域 输出 区域
轴带发电机的功率输出特性
4、晶闸管轴带发电机系统
组成：
交
流
电
抗
1．轴带发电机1
器
（ 流 波 逆 器 通S电器变5道G构抗）2器。、成器、4直变主和晶3流、压回交闸平晶器管流路滑闸整1电有滤管1 抗功和 晶闸管整流器7是轴
逆变
直流 滤波
带发电机励磁电流调
2、轴带发电机的运行操作
当船舶需要转入机动工况（如进港等）时，因主 机将进行减速、倒车、停车等操纵，轴带发电机应 停止工作。（主要步骤：1→2→3） 1．起动柴油辅助发电机组，并切除次要负载； 2．完成辅助发电机的手动或自动并车及转移负荷， 之后才能操作主机减速或倒车； 3．当主机转速降低到额定转速的40%以下时，轴 带发电机励磁终止，主开关跳闸，逆变器停止触发， 轴带发电机终止发电。
交流轴带机因主机转速的变化既影响电压，还 影响电网频率，为保证电压、频率稳定，须针对不 同主机及螺旋桨类型采取不同的措施，其控制较复 杂。—— 有可变螺距螺旋桨的主机型式；定螺距 螺旋桨的主机型式2种。
非恒定频率交流电经 整流后，供给晶闸管三相 逆变器变换为恒定频率三 相交流电，三相逆变器提 供由根具同有有据同步自功负补 动功步载偿电率补变机压，偿化来调而机进提整无励行供器功磁控。功功能率电制。流， 通代步后常，可，采通专用用过设离辅柴同合助油步器发机补脱电拖偿开机入机。替。同
同步补偿机为一工作在过励磁状态(如同带了容性负 载)下空载运行的同步发电机。当负载功率因数低时， 适当增加补偿机的励磁，输出较多的无功功率，满 足负载无功功率的需要。当功率因数升高时，减少 励磁，而维持电网电压的恒定－即同步补偿机带有 自动电压调整器（AVR）。
即：调相机（同步补偿机）具有：输出无功功率，维 持系统的电压、频率等作用。
停车
额 定 输 出 线性 区 下降 域 输出 区域
轴带发电机的功率输出特性
4、晶闸管轴带发电机系统
组成：
交
流
电
抗
1．轴带发电机1
器
（ 流 波 逆 器 通S电器变5道G构抗）2器。、成器、4直变主和晶3流、压回交闸平晶器管流路滑闸整1电有滤管1 抗功和 晶闸管整流器7是轴
逆变
直流 滤波
带发电机励磁电流调
2、轴带发电机的运行操作
当船舶需要转入机动工况（如进港等）时，因主 机将进行减速、倒车、停车等操纵，轴带发电机应 停止工作。（主要步骤：1→2→3） 1．起动柴油辅助发电机组，并切除次要负载； 2．完成辅助发电机的手动或自动并车及转移负荷， 之后才能操作主机减速或倒车； 3．当主机转速降低到额定转速的40%以下时，轴 带发电机励磁终止，主开关跳闸，逆变器停止触发， 轴带发电机终止发电。
交流轴带机因主机转速的变化既影响电压，还 影响电网频率，为保证电压、频率稳定，须针对不 同主机及螺旋桨类型采取不同的措施，其控制较复 杂。—— 有可变螺距螺旋桨的主机型式；定螺距 螺旋桨的主机型式2种。
图解发电机励磁原理
现在励磁控制系统规律大多采用传统经典控制理论：PID+PSS 励磁控制系统科研主要内容：电力系统稳定器PSS；线性最优控制规律（华中科技大学）；非线性最优控制规律（清华 大学 ）。
电力系统励磁控制发展过程： PID 控制； PSS 控制 线性最优控制LO－PSS （Linear Optimal Control） 非线性最优控制NO－PSS （Nonlinear Optimal Control） 非线性鲁棒控制NR－PSS （Nonlinear Robust Control）
题）； ❖ 暂态稳定是大扰动后系统在随后的1－2个周波的稳定性；（周期性振荡）（安稳切机问题、继电保护问题）； ❖ 动态稳定是微小扰动或者是大扰动1－2周波后（暂稳后期），因自动调节作用产生的稳定性稳定（励磁PSS问
题）。
我国电力系统稳定导则定义
静态稳定是指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性失步，自动恢复到起始运行状态的能力。稳定导则还规定，在有防止 事故扩大的相应措施的情况下，水电厂送出线路或次要输电线路下列情况下允许只按静态稳定储备送电。 暂态稳定是指电力系统受到大扰动后, 各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。暂态稳定 的判据是电网遭受每一次大扰动后，引起电力系统各机组之间功角相对增大，在经过第一或第二个振荡周期不失步，作同步 的衰减振荡，系统中枢点电压逐渐恢复。 动态稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。动态 稳定的判据是在受到小的或大的扰动后，在动态摇摆过程中发电机相对功角和输电线路功率呈衰减振荡状态，电压和频率能 恢复到允许的范围内。
励磁是发电机励磁，也是系统的励磁，但更重要的还是发电机励磁
励磁控制系统的主要任务
电力系统励磁控制发展过程： PID 控制； PSS 控制 线性最优控制LO－PSS （Linear Optimal Control） 非线性最优控制NO－PSS （Nonlinear Optimal Control） 非线性鲁棒控制NR－PSS （Nonlinear Robust Control）
题）； ❖ 暂态稳定是大扰动后系统在随后的1－2个周波的稳定性；（周期性振荡）（安稳切机问题、继电保护问题）； ❖ 动态稳定是微小扰动或者是大扰动1－2周波后（暂稳后期），因自动调节作用产生的稳定性稳定（励磁PSS问
题）。
我国电力系统稳定导则定义
静态稳定是指电力系统受到小干扰后,不发生非周期性失步，自动恢复到起始运行状态的能力。稳定导则还规定，在有防止 事故扩大的相应措施的情况下，水电厂送出线路或次要输电线路下列情况下允许只按静态稳定储备送电。 暂态稳定是指电力系统受到大扰动后, 各同步电机保持同步运行并过渡到新的或恢复到原来稳态运行方式的能力。暂态稳定 的判据是电网遭受每一次大扰动后，引起电力系统各机组之间功角相对增大，在经过第一或第二个振荡周期不失步，作同步 的衰减振荡，系统中枢点电压逐渐恢复。 动态稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力。动态 稳定的判据是在受到小的或大的扰动后，在动态摇摆过程中发电机相对功角和输电线路功率呈衰减振荡状态，电压和频率能 恢复到允许的范围内。
励磁是发电机励磁，也是系统的励磁，但更重要的还是发电机励磁
励磁控制系统的主要任务
船舶电力系统的组成PPT课件
第1章第13页
发电机容量及台数确定的原则
船舶的运行工况 航行工况 （货轮的全速满载航行时间约占船舶运行周期的
41％，油轮占64％） 进出港工况 （船舶进出港低速航行、靠离码头等机动时间约
占运行周期的1％） 离靠码头状态（起锚到主机起动为止的整个备航阶段） 装卸货工况 （货轮装卸所载货物期间约占运行周期的18％，
主电源---柴油发电机组 2-4台 应急电源—应急柴油发电机 1台 小应急电源—蓄电池
第1章第5页
配电装置： 对电源和用电设备进行保护、监测、分
配、转换、控制的装置。
构成：
主配电屏（发电机控制屏、并车屏） 应急配电屏 负荷屏（照明、动力分配屏） 蓄电池充放电屏
第1章第6页
船舶电力—网—全船电缆电线的总称
冷库、舱室空调等制冷设备
照明系统（220伏）
照明电器（舱室、生活场所的各类照明灯具） 生活用电器 电航仪器设备
第1章第8页
1） 船舶电力系统的特点 （与陆上电力系统相比较）
电站容量相比陆上要小得多。
单机容量一般不超过1000KW，装机总功率不超过 5000KW.
（船小于10万吨） 第四代集装箱船大大超过5000kw 中海850（8500箱） 14.6兆瓦
6KV
第1章第12页
1.3 发电机容量及台数确定的原则
*船舶电站容量和发电机组数量是从满足船舶用电的需求，
并保证船舶的安全性和经济性而确定的。 *船舶电站容量既不等于全船所有用电设备的标称电功率的
总和，也不等于船舶某一运行工况下所用全部用电设备 标称电功率的总和。 * 总功率是通过船舶在各种运行工作情况下的电力负荷计 算来确定的。并考虑到电网损耗、同时系数等，最后才 能确定发电机组的功率和数量。
发电机容量及台数确定的原则
船舶的运行工况 航行工况 （货轮的全速满载航行时间约占船舶运行周期的
41％，油轮占64％） 进出港工况 （船舶进出港低速航行、靠离码头等机动时间约
占运行周期的1％） 离靠码头状态（起锚到主机起动为止的整个备航阶段） 装卸货工况 （货轮装卸所载货物期间约占运行周期的18％，
主电源---柴油发电机组 2-4台 应急电源—应急柴油发电机 1台 小应急电源—蓄电池
第1章第5页
配电装置： 对电源和用电设备进行保护、监测、分
配、转换、控制的装置。
构成：
主配电屏（发电机控制屏、并车屏） 应急配电屏 负荷屏（照明、动力分配屏） 蓄电池充放电屏
第1章第6页
船舶电力—网—全船电缆电线的总称
冷库、舱室空调等制冷设备
照明系统（220伏）
照明电器（舱室、生活场所的各类照明灯具） 生活用电器 电航仪器设备
第1章第8页
1） 船舶电力系统的特点 （与陆上电力系统相比较）
电站容量相比陆上要小得多。
单机容量一般不超过1000KW，装机总功率不超过 5000KW.
（船小于10万吨） 第四代集装箱船大大超过5000kw 中海850（8500箱） 14.6兆瓦
6KV
第1章第12页
1.3 发电机容量及台数确定的原则
*船舶电站容量和发电机组数量是从满足船舶用电的需求，
并保证船舶的安全性和经济性而确定的。 *船舶电站容量既不等于全船所有用电设备的标称电功率的
总和，也不等于船舶某一运行工况下所用全部用电设备 标称电功率的总和。 * 总功率是通过船舶在各种运行工作情况下的电力负荷计 算来确定的。并考虑到电网损耗、同时系数等，最后才 能确定发电机组的功率和数量。
船舶电气设备及系统课件
第一页，共60页。
学习第十一章应该(yīnggāi) 注意的点
第十一章学习应注意的几个问题： 1.船舶电力系统如何组成？有什么特点？ 2.船舶电站容量与发电机组数量是根据什么原则确定的？轴带发电
机装置有什么特点和类型？ 3.船舶配电板由什么组成？有哪些作用和特点？ 4.万能式空气断路器组成原理是什么？对发电机采取什么保护？保
第二页，共60页。
本节主要内容有两个部分
1.电力系统组成特点(tèdiǎn)： 主要掌握组成、作用和特点(tèdiǎn)
。 2.电力系统基本参数：
—— 三个基本参数 电制、额定电压、额定频率
第三页，共60页。
组成：船舶电力系统由电源、配电装置、电力网和负载组成 电。源：发电机组和蓄电池。发
电机组（柴油机，基本电源） ，蓄电池作为小应急电源。 配电装置：由开关、母线、保 护电器、自动化装置、测量装 置等组成。作用为分配、保护 监测(jiān cè)控制。
2.照明负载(fùzài)：照明灯具，信号灯（重要设备） ；
3.通讯导航设备：无线电、车钟、电罗经、雷达等（重 要设船备4.舶）其电；他力设系备统：的生特活点用：电——设备主。要3个。
1.独立系统，相对(xiāngduì)容量较小，易受影响；
2.输电距离短，短路破坏大；
3.船舶环境恶劣。
第五页，共60页。
基本参数有3个： —— 1.电流种类；2.电压；3.频率。
电流种类：—— 电制，指交流或是直流。 额定电压：—— 电压等级，电力、照明等。
我国：电力：400/380V；照明：230/220V 。
[注意(zhù yì)]：电源与负载不同。 额定频率：即，工业用电额定频率，简称工频。 [第一节要点—]—：电我力国系为统：组成50（Hz定。义(dìngyì)）；特点；基
学习第十一章应该(yīnggāi) 注意的点
第十一章学习应注意的几个问题： 1.船舶电力系统如何组成？有什么特点？ 2.船舶电站容量与发电机组数量是根据什么原则确定的？轴带发电
机装置有什么特点和类型？ 3.船舶配电板由什么组成？有哪些作用和特点？ 4.万能式空气断路器组成原理是什么？对发电机采取什么保护？保
第二页，共60页。
本节主要内容有两个部分
1.电力系统组成特点(tèdiǎn)： 主要掌握组成、作用和特点(tèdiǎn)
。 2.电力系统基本参数：
—— 三个基本参数 电制、额定电压、额定频率
第三页，共60页。
组成：船舶电力系统由电源、配电装置、电力网和负载组成 电。源：发电机组和蓄电池。发
电机组（柴油机，基本电源） ，蓄电池作为小应急电源。 配电装置：由开关、母线、保 护电器、自动化装置、测量装 置等组成。作用为分配、保护 监测(jiān cè)控制。
2.照明负载(fùzài)：照明灯具，信号灯（重要设备） ；
3.通讯导航设备：无线电、车钟、电罗经、雷达等（重 要设船备4.舶）其电；他力设系备统：的生特活点用：电——设备主。要3个。
1.独立系统，相对(xiāngduì)容量较小，易受影响；
2.输电距离短，短路破坏大；
3.船舶环境恶劣。
第五页，共60页。
基本参数有3个： —— 1.电流种类；2.电压；3.频率。
电流种类：—— 电制，指交流或是直流。 额定电压：—— 电压等级，电力、照明等。
我国：电力：400/380V；照明：230/220V 。
[注意(zhù yì)]：电源与负载不同。 额定频率：即，工业用电额定频率，简称工频。 [第一节要点—]—：电我力国系为统：组成50（Hz定。义(dìngyì)）；特点；基
《船舶电气设备》PPT课件
（5）考虑5%的网络损耗，得出发电站的功率；
（6）根据上述计算，选择发电机组，并核算各工况下发电机 的负荷百分率，一般来说发电机应有10～20%的储备功 率。
轮机工程学院船电系
船舶电气设备与系统
2019/8/5
课件
第三节 船舶配电装置
主要功能：
（1）正常运行时，手动或自动接通或切断电源至用电设备间的 供电网络，对电网供电或停止供电。
机 照明设备 助航、通讯用变
流机
第Ⅱ类负荷
主空气压缩 机
油灶鼓风机 空调压缩机 空调淡水泵 空调送风机 伙食冷库压
缩机 电动锅炉给
水泵 充电机组 无线电 雷达
第Ⅲ类 负 荷
返回
轮机学院电气及自动化教研室
K1
K1
P2 P1
课件
船舶电气设备与系统
2019/8/5
2．电动机负荷系数的计算
（1）电动机利用系数Ｋ1
轮机工程学院船电系
船舶电气设备与系统
2019/8/5
课件
3. 额定频率等级 我国采用50Hz，西欧各国、美国采用60Hz的频率标准。
轮机工程学院船电系
船舶电气设备与系统
2019/8/5
课件
三、船舶电力系统的特点（与陆电相比）
（1）工作条件比较复杂，工作环境比较恶劣 （2）与用电设备之间的距离很短，相互影响大 （3）船舶电站容量相对较小。
单机组容量 船舶电站必须有备用机组 各机组的使用寿命应与主机寿命相当 维修管理方便
轮机工程学院船 应急发电机容量的确定
1．目的和原则
一般规范都规定客船和500总吨以上的货船应设有独立的 应急电源。它可以是发电机，也可以是蓄电池组。作为 应急电源使用的发电机称为应急发电机。
（6）根据上述计算，选择发电机组，并核算各工况下发电机 的负荷百分率，一般来说发电机应有10～20%的储备功 率。
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第三节 船舶配电装置
主要功能：
（1）正常运行时，手动或自动接通或切断电源至用电设备间的 供电网络，对电网供电或停止供电。
机 照明设备 助航、通讯用变
流机
第Ⅱ类负荷
主空气压缩 机
油灶鼓风机 空调压缩机 空调淡水泵 空调送风机 伙食冷库压
缩机 电动锅炉给
水泵 充电机组 无线电 雷达
第Ⅲ类 负 荷
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K1
P2 P1
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船舶电气设备与系统
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2．电动机负荷系数的计算
（1）电动机利用系数Ｋ1
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3. 额定频率等级 我国采用50Hz，西欧各国、美国采用60Hz的频率标准。
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三、船舶电力系统的特点（与陆电相比）
（1）工作条件比较复杂，工作环境比较恶劣 （2）与用电设备之间的距离很短，相互影响大 （3）船舶电站容量相对较小。
单机组容量 船舶电站必须有备用机组 各机组的使用寿命应与主机寿命相当 维修管理方便
轮机工程学院船 应急发电机容量的确定
1．目的和原则
一般规范都规定客船和500总吨以上的货船应设有独立的 应急电源。它可以是发电机，也可以是蓄电池组。作为 应急电源使用的发电机称为应急发电机。
船舶轴带发电机
02
船舶轴带发电机的优势与挑战
优势
高效能源利用
降低运营成本
船舶轴带发电机通过直接利用船舶主轴的 旋转动力，实现了能源的高效利用，减少 了能源转换过程中的损失。
由于减少了能源转换环节，船舶轴带发电 机可以显著降低船舶运营成本，尤其是在 长航线和持续航行中。
提高船舶自持力
环保节能
船舶轴带发电机可以提供稳定的电力输出 ，支持船舶长时间在海上航行，提高了船 舶的自持力。
04
船舶轴带发电机的安装与调试
安装步骤
基础制作与安装
根据发电机的大小和重量，制作合适的基 础结构，确保其能承受发电机的重量和振
动。
A 确定安装位置
根据船舶的布局和发电机的规格， 确定轴带发电机的安装位置，确保
其稳定性和安全性。
B
C
D
安装控制系统
根据发电机的控制系统需求，安装相应的 控制系统，确保其能正常运行并控制发电 机的运行。
定制化服务
未来船舶轴带发电机将更加注重客户需求，提供 定制化的产品和服务，满足不同材料进行质量检查， 确保符合设计要求和标准。
03
成品检验
成品检验是确保发电机性能和质 量的重要环节，应对发电机的各
项性能指标进行全面检测。
02
过程质量控制
对制造过程中的关键工序进行质 量检查和控制，防止出现批量质
量问题。
04
质量记录与追溯
建立完善的质量记录和追溯体系 ，以便对出现的质量问题进行调 查和分析，持续改进产品质量。
清洁和润滑传动部件
对传动部件进行清洁和润滑，以减少磨损和摩擦阻力。
常见故障排除
发动机过热
如果发动机过热，应检查冷却 液是否充足，水泵是否工作正 常，以及散热器是否清洁。
第45讲 轴带发电机的控制 全文免费
• 4．对负载侧短路的控
•制当负载侧发生短路时逆变器的交流侧失去电压，
因“无源”逆变器不再进行转换工作，控制单元立
即关断可控整流器，使直流电流降低到零。
•这时短路点的电流完全由调相机提供，以保证
选 择性保护动作断开短路点。当短路消除后可 控器整又流恢复工作，逆变器又起动供电。
• 轴带发电机的起动、并车、停
制 起动），带动调相机起动，并建立电压；
• ⑷检查调相机建立正常电压后，接通轴带
发 电机的励磁电路，发电机起压空载运行；
• ⑸给整流器、逆变器触发脉冲，逆变器开
始 向调相机输出功率，异步电动机断电；
• ⑹轴带发电机系统已经具备供电能力，起
动 成功。图11-3表示自动起动程序。
• 二、轴带发电机与辅助发电机并联和
止 • 一、轴带发电机系统起动程 序 • 当船舶离港进入正常航行工况后，主机
转 速达到要求时，可投入轴带发电机系
• 统⑴。接通控制系统的电源； • ⑵检查起动条件，当系统无故障报警和车
钟 在大于最小转速（＞75％额定转速）位 允时许，起动调相机（发出允许起动信号）；
• ⑶按下异步电动机的起动按钮（或自动控
• 3．直流电抗器 •L用d 来平滑整流输出的直流脉动。一般是干式
空 芯电抗器。
• 4．有源逆变器
B2
•由晶闸管组成的有源逆变器。把直流电变换成
交 流电。
• 5．交流电抗器 L•a 用来抑制输出的谐波成分，改善交流电的波形。
一般是干式铁芯电抗器。
• 6．同步调相机 C•G 提供系统所需的全部无功功率，维持电网电压
件
• 导致停机的条件：①按停机按钮；②电源故障；
③运行故障（短路、过载、欠压、转速过低、频率
《船舶轴带发电机》幻灯片
该系统中，主机和轴带发电机之间装有减速齿轮装置。 船速取决于变距桨的螺距大小ห้องสมุดไป่ตู้主机转速及轴带发电机的 频率大致恒定。在CPP+S／G系统中，只在切换发电机 时，才可以和其它发电机并联运行，因为长时间并联运行 是非常困难的。
4）变距桨船舶轴带发电机装置的工作原理
由于变距桨船舶采用的主机都为定速定向型，在正 常航行时主机的转速维持在一个速度上(额定转速)，而 且主机的转向是一定的，不需要换向，航速是靠调节桨 叶的角度实现的，所以这类船舶大都采用轴带发电机不 需加恒频装置。轴带发电机与主机轴之间是靠机械传动 装置(减速齿轮箱)联在一个系统中，因此整个系统的组 成比较简单，其工作原理与系泊(辅助)发电机的工作原 理大致相同。
轮机学院电气及自动化教研室
船舶电气设备及系统
2021/5/20
课件
定距浆船舶的轴带发电机
1）定距螺旋桨，定速装置和轴带发电机装置组成 (FPP+CS+S／G)
在这种系统中，推进轴和轴带发电机之间装有定速装 置。当推进轴转速发生变化时，轴带发电机的转速保护恒 定．定速装置有多片离合器式，涡流联轴器式，液压转换 器式和电控星形齿轮．可是这种轴带发电机装置不能和其 它发电机持续并联运行，而且当速度和额定转速差异较大 时，装置容量将受到限制，效率降低，在100％额定转速 时，总体效率η=0.93；当70％额定转速时，总体效率 η=0.83，故其应用受到限制。
• 降低辅助柴油机组的运行时间和消耗，减少了相应的维 修工作量和维修费用。
• 减少滑油消耗。船舶在航行中不使用辅助柴油发动机组， 也就减少其消耗的滑油。
• 有利于机舱的布置。由于辅助柴油发动机组总的工作时 间缩短，故可选用较高速的柴油发动机组。使用轴带发电 机时，往往会减少一台辅机，机舱的空间节省了。
4）变距桨船舶轴带发电机装置的工作原理
由于变距桨船舶采用的主机都为定速定向型，在正 常航行时主机的转速维持在一个速度上(额定转速)，而 且主机的转向是一定的，不需要换向，航速是靠调节桨 叶的角度实现的，所以这类船舶大都采用轴带发电机不 需加恒频装置。轴带发电机与主机轴之间是靠机械传动 装置(减速齿轮箱)联在一个系统中，因此整个系统的组 成比较简单，其工作原理与系泊(辅助)发电机的工作原 理大致相同。
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船舶电气设备及系统
2021/5/20
课件
定距浆船舶的轴带发电机
1）定距螺旋桨，定速装置和轴带发电机装置组成 (FPP+CS+S／G)
在这种系统中，推进轴和轴带发电机之间装有定速装 置。当推进轴转速发生变化时，轴带发电机的转速保护恒 定．定速装置有多片离合器式，涡流联轴器式，液压转换 器式和电控星形齿轮．可是这种轴带发电机装置不能和其 它发电机持续并联运行，而且当速度和额定转速差异较大 时，装置容量将受到限制，效率降低，在100％额定转速 时，总体效率η=0.93；当70％额定转速时，总体效率 η=0.83，故其应用受到限制。
• 降低辅助柴油机组的运行时间和消耗，减少了相应的维 修工作量和维修费用。
• 减少滑油消耗。船舶在航行中不使用辅助柴油发动机组， 也就减少其消耗的滑油。
• 有利于机舱的布置。由于辅助柴油发动机组总的工作时 间缩短，故可选用较高速的柴油发动机组。使用轴带发电 机时，往往会减少一台辅机，机舱的空间节省了。
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第1章第2页
➢ 用电设备的节能 改变拖动方案—改恒速电力拖动为（变频）调速拖动
•减小额外损耗 •提高电动机的效率
M
恒速拖动
M
变频拖动
第1章第3页
2，轴带发电机系统的类型
轴带发电机由主轴驱动，其发电机的输出频率、电压
随主机转速变化，恒频恒压是轴带发电机的关键问题 ➢ 无频率补偿型系统：
只能在转速不超过频率变化允许范围时才使用
检测
f*
P*
AFR
UT
L
U*
AVR Q* VR-1 UM 2/3
PWM有源逆变的有功和无功的 解耦控制
第1章第25页
上海海事大学电气系刘以建制作
《电源技术》 电子教案
应用案例 ---轴带发电机
一、 概述
1，船舶供电及用电设备的节能途径
➢ 船舶电站的节能 ① 提高主机废气热的回收率
— 废气透平发电机系统（T/G系统） ② 发电机以重油代替柴油，降低燃油费用
— 轴带发电机系统（S/G系统） 轻柴油的价格约为重油的一倍
SC电压的变动是由无功负荷引起的,通过AVR调整 励磁, 以调整电压,满足无功负荷的需要.
第1章第11页
③ 限制谐波电流, 改善电压波形 逆变器输出的电流波形有很大谐波, 同步补偿机和 交流电抗器共同起了交流滤波的作用
io
L
uo
SC
④ 供给持续短路电流 电力系统发生短路故障时,需要进行“选择性切
断”, 发电装置应具有提供足够大短路电流的能力.
第1章第4页
概述
➢变距螺旋桨+轴带发电机装置 CPP+S/G
主机转速维持不变，航行中靠改变螺距以改变推力。 轴带发电机转速不变，恒频输出。
➢定距桨+定速装置+轴带发电机FPP+CS+S/G ➢定距桨+轴带发电机+恒频装置FPP+S/G+CF ➢轴带异步发电机系统AG
第1章第5页
二、船舶轴带发电机系统
P0
P2 P1
P
轴带发电机系统依靠同步补偿机和控制环节实现频率控制
第1章第19页
轴带发电机控制系统
轴带发电机控制系统的结构
控制系统的主要任务是保证船舶电网的恒频、恒压 • 恒压— 由同步补偿机的电压自动调整器进行调节 • 恒频— 由变流装置控制系统调节输出功率调节
西门子轴带发电机系统通过调节发电机励磁电流 控制输出功率
变流装置的功率输出,以平衡负载的负荷变化
第1章第13页
4，轴带发电机系统功率输出特性
➢西门子轴发装置功率输出特性:
输 100 出 功 率 50
%
0
40
75 100 转速%
第1章第14页
➢变流装置的输出功率: 直流中间环节:
•直流电流:
Id
Ud
U
' d
R
•逆变器输(入)出功率: P Ud' Id
第1章第9页
➢主电路中的晶闸管逆变装置
采用三相桥式全控晶闸管逆变电路 虽然船舶电网的频率随负载变化而波动(稳定需要), 但逆变器只控制逆变角,不改变频率(频率由SC控制) —— 属于有源逆变
第1章第10页
3，同步补偿机SC的作用
Id
P
Ud’
Q
逆变 SC
汇流排 AVR
① 供给晶闸管逆变器和全船用电设备所需的无功功率 ② 同步补偿器及其自动调压器自动维持电网电压恒定
轴带发电机产生的三相交流电的频率变化很大(100%-40%), 即变流装置的交流电压频率变化大 — 对使用“电容式”锯齿波电压发生器的触发电路, 频率变 化会引起控制角的变化.
轴带发电机装置中, 主电路的整流器、逆变器和励磁用 整流器的控制系统中均增设了一个随电源频率变化而自 动改变锯齿波斜率的校正环节
第1章第17页
5，轴带发电机系统的频率特性
如果要求轴带发电机能够与辅柴油发电机长时间并联运行， 那么，为了电力系统的稳定，两者的频率特性必须一致。
➢ 辅柴油机的转速调整特性
n
负载的变化引起转速的变
no
化，由调速器维持稳定
0
P
第1章第18页
➢ 辅柴油发电机的频率特性和并联负荷分配
f
f
fo
2
1
0
P1 P2
第1章第12页
⑤ 具有频率检测和调整的功能 正常运行时,变流装置提供负载有功功率,同步补偿 机同步旋转,转子储存动能. 负载的负荷变化时,同步补偿机临时补充负荷变化:
•负荷增加时,SC输出动能,n 减小,电网f 减小 •负荷减小时,SC增加动能,n 增大,电网f 增大
根据电网f 的变化,轴带发电机控制系统调整
Id
G
n
If
整流
Ud Ud’
P
逆变
第1章第15页
➢ 输出功率的两类控制规律:
① 自动调节主整流器控制角a的控制系统
a Id
b
Ug
G
n
If
整流
Ud Ud’ 逆变
• n=75-100%nN时, b保持恒定,调节a, 改变Ud, Id恒定,
输出功率恒定
• n=45-75%nN时, a已达极限值, 保持恒定, 调节b, 使 b随n的减小而增加, 改变Ud‘, 输出功率线性下降
1，系统结构（西门子） 组成：
轴带发电机：三相无刷他励同步发电机 晶闸管变流器：包括主电路的整流器、逆变
器，励磁电路的整流器 同步补偿机：三相无刷他励同步电机 交流电抗器 控制器
第1章第6页
2，轴带发电机系统变流主电路
IdugG源自nIf整流
Ud Ud’ 逆变
➢主电路中的可控整流装置
采用三相桥式全控晶闸管整流
第1章第20页
三、基于PWM有源逆变技术 的轴带发电机系统
解决方案
第1章第22页
PWM有源逆变原理
I
AC
X L
+
_
Ul
Ui
AC
Us
逆变器单相等效电路图
第1章第23页
I
AC
X L
+
_
Ul
Ui
AC
Us
Ui
Ul
IQ IsIP U s
Is
Us Ul
Ui
第1章第24页
控制系统结构图
轴带发电机系统的电压调节器和频率调 节器
第1章第16页
② 自动调节励磁整流器控制角af的控制系统
a Id
Ug
G
n
If
整流
Ud Ud’
af
b 逆变
• n=75-100%nN时, b恒定,调节af, 改变Ud 使输出功
率恒定. a保持极小值,便于故障时封锁脉冲.
• n=45-75%nN时, af ,a已达极限值, 调节b,使b随n的
减小而增加, 改变Ud‘, 输出功率线性下降
因为n是变化的,所以发电机输出电压ug的电压大
小和频率也是变化的
第1章第7页
整流输出电压的调节:
① , 改变晶闸管控制角 ② , 改变发电机的励磁电流, 以改变发电机输出电压大小
可使晶闸管控制角限制到小限度, 保持最佳功率因数 和效率, 节省发电机容量
(西门子和富士的专利)
第1章第8页
触发电路的锯齿波斜率的校正:
➢ 用电设备的节能 改变拖动方案—改恒速电力拖动为（变频）调速拖动
•减小额外损耗 •提高电动机的效率
M
恒速拖动
M
变频拖动
第1章第3页
2，轴带发电机系统的类型
轴带发电机由主轴驱动，其发电机的输出频率、电压
随主机转速变化，恒频恒压是轴带发电机的关键问题 ➢ 无频率补偿型系统：
只能在转速不超过频率变化允许范围时才使用
检测
f*
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AFR
UT
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AVR Q* VR-1 UM 2/3
PWM有源逆变的有功和无功的 解耦控制
第1章第25页
上海海事大学电气系刘以建制作
《电源技术》 电子教案
应用案例 ---轴带发电机
一、 概述
1，船舶供电及用电设备的节能途径
➢ 船舶电站的节能 ① 提高主机废气热的回收率
— 废气透平发电机系统（T/G系统） ② 发电机以重油代替柴油，降低燃油费用
— 轴带发电机系统（S/G系统） 轻柴油的价格约为重油的一倍
SC电压的变动是由无功负荷引起的,通过AVR调整 励磁, 以调整电压,满足无功负荷的需要.
第1章第11页
③ 限制谐波电流, 改善电压波形 逆变器输出的电流波形有很大谐波, 同步补偿机和 交流电抗器共同起了交流滤波的作用
io
L
uo
SC
④ 供给持续短路电流 电力系统发生短路故障时,需要进行“选择性切
断”, 发电装置应具有提供足够大短路电流的能力.
第1章第4页
概述
➢变距螺旋桨+轴带发电机装置 CPP+S/G
主机转速维持不变，航行中靠改变螺距以改变推力。 轴带发电机转速不变，恒频输出。
➢定距桨+定速装置+轴带发电机FPP+CS+S/G ➢定距桨+轴带发电机+恒频装置FPP+S/G+CF ➢轴带异步发电机系统AG
第1章第5页
二、船舶轴带发电机系统
P0
P2 P1
P
轴带发电机系统依靠同步补偿机和控制环节实现频率控制
第1章第19页
轴带发电机控制系统
轴带发电机控制系统的结构
控制系统的主要任务是保证船舶电网的恒频、恒压 • 恒压— 由同步补偿机的电压自动调整器进行调节 • 恒频— 由变流装置控制系统调节输出功率调节
西门子轴带发电机系统通过调节发电机励磁电流 控制输出功率
变流装置的功率输出,以平衡负载的负荷变化
第1章第13页
4，轴带发电机系统功率输出特性
➢西门子轴发装置功率输出特性:
输 100 出 功 率 50
%
0
40
75 100 转速%
第1章第14页
➢变流装置的输出功率: 直流中间环节:
•直流电流:
Id
Ud
U
' d
R
•逆变器输(入)出功率: P Ud' Id
第1章第9页
➢主电路中的晶闸管逆变装置
采用三相桥式全控晶闸管逆变电路 虽然船舶电网的频率随负载变化而波动(稳定需要), 但逆变器只控制逆变角,不改变频率(频率由SC控制) —— 属于有源逆变
第1章第10页
3，同步补偿机SC的作用
Id
P
Ud’
Q
逆变 SC
汇流排 AVR
① 供给晶闸管逆变器和全船用电设备所需的无功功率 ② 同步补偿器及其自动调压器自动维持电网电压恒定
轴带发电机产生的三相交流电的频率变化很大(100%-40%), 即变流装置的交流电压频率变化大 — 对使用“电容式”锯齿波电压发生器的触发电路, 频率变 化会引起控制角的变化.
轴带发电机装置中, 主电路的整流器、逆变器和励磁用 整流器的控制系统中均增设了一个随电源频率变化而自 动改变锯齿波斜率的校正环节
第1章第17页
5，轴带发电机系统的频率特性
如果要求轴带发电机能够与辅柴油发电机长时间并联运行， 那么，为了电力系统的稳定，两者的频率特性必须一致。
➢ 辅柴油机的转速调整特性
n
负载的变化引起转速的变
no
化，由调速器维持稳定
0
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第1章第18页
➢ 辅柴油发电机的频率特性和并联负荷分配
f
f
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2
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P1 P2
第1章第12页
⑤ 具有频率检测和调整的功能 正常运行时,变流装置提供负载有功功率,同步补偿 机同步旋转,转子储存动能. 负载的负荷变化时,同步补偿机临时补充负荷变化:
•负荷增加时,SC输出动能,n 减小,电网f 减小 •负荷减小时,SC增加动能,n 增大,电网f 增大
根据电网f 的变化,轴带发电机控制系统调整
Id
G
n
If
整流
Ud Ud’
P
逆变
第1章第15页
➢ 输出功率的两类控制规律:
① 自动调节主整流器控制角a的控制系统
a Id
b
Ug
G
n
If
整流
Ud Ud’ 逆变
• n=75-100%nN时, b保持恒定,调节a, 改变Ud, Id恒定,
输出功率恒定
• n=45-75%nN时, a已达极限值, 保持恒定, 调节b, 使 b随n的减小而增加, 改变Ud‘, 输出功率线性下降
1，系统结构（西门子） 组成：
轴带发电机：三相无刷他励同步发电机 晶闸管变流器：包括主电路的整流器、逆变
器，励磁电路的整流器 同步补偿机：三相无刷他励同步电机 交流电抗器 控制器
第1章第6页
2，轴带发电机系统变流主电路
IdugG源自nIf整流
Ud Ud’ 逆变
➢主电路中的可控整流装置
采用三相桥式全控晶闸管整流
第1章第20页
三、基于PWM有源逆变技术 的轴带发电机系统
解决方案
第1章第22页
PWM有源逆变原理
I
AC
X L
+
_
Ul
Ui
AC
Us
逆变器单相等效电路图
第1章第23页
I
AC
X L
+
_
Ul
Ui
AC
Us
Ui
Ul
IQ IsIP U s
Is
Us Ul
Ui
第1章第24页
控制系统结构图
轴带发电机系统的电压调节器和频率调 节器
第1章第16页
② 自动调节励磁整流器控制角af的控制系统
a Id
Ug
G
n
If
整流
Ud Ud’
af
b 逆变
• n=75-100%nN时, b恒定,调节af, 改变Ud 使输出功
率恒定. a保持极小值,便于故障时封锁脉冲.
• n=45-75%nN时, af ,a已达极限值, 调节b,使b随n的
减小而增加, 改变Ud‘, 输出功率线性下降
因为n是变化的,所以发电机输出电压ug的电压大
小和频率也是变化的
第1章第7页
整流输出电压的调节:
① , 改变晶闸管控制角 ② , 改变发电机的励磁电流, 以改变发电机输出电压大小
可使晶闸管控制角限制到小限度, 保持最佳功率因数 和效率, 节省发电机容量
(西门子和富士的专利)
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触发电路的锯齿波斜率的校正: