【精品】浅谈船舶发电机自动电压调节系统

浅谈船舶发电机自动电压调节系统

陈杰锋

摘要：本文简要叙述了船舶发电机励磁自动电压调节系统的功能与原理，以及调整方法，并结合35000t船舶调试发电机过程中出现的一些问题，谈谈一些常见故障的处理。

关键词：船舶发电机自动电压调节器（AVR）原理调整调试

1.前言

目前船舶电站已广泛采用无刷同步交流发电机，我公司建造的35000t船舶三台发电机也是属于无刷同步交流发电机，该系列发电机励磁自动电压调节系统都采用西门子专利产品。船舶发电机是船舶航行最主要的设备之一，直接关系到船舶航行的安全性能，为了提高船舶电站供电的可靠性和连续性，规范对发电机励磁电压自动调节系统规定的技术要求。

2.励磁电压自动调节系统结构原理以及要求

2.1系统的结构原理

（1）系统的构成（见后面附图1）

系统主要由二大部分组成，即励磁装置和自动电压调节器（AVR），励磁装置主要由T

1-3

：单

相电流互感器，Ｔ

4：下垂补偿电流互感器．Ｔ

５

：降压变压器．Ｔ

６

：整流变压器,Ｌ：电抗器，

Ｃ

1-3

：谐振电容器，ＶDＣ２：旋转整流器等器件组成，构成相复励磁系统；自动电压调节器（AVR）主要由一块面积约200平方厘米的印刷线路板组成，它可使发电机在任何负载下保持电压恒定，大大提高了输出电能的品质，AVR板上设有四个可调的电位器，主要用来整定电压，调节下垂补偿及调整发电机运行的稳定性。

（2）工作原理

1）励磁装置（见方框图1）

方框图1方框图2

原理描述：空载励磁电流分量由L．C

１－３谐振在某一频率使剩磁电压在该频率点上在W

1

处电

压降最大，并经感应在W

2处得最高电压经V

1-6

整流提供给励磁机定子绕组（即付励电流），然后

由励磁机转子旋转产生三相交流电（放大），经V

DC2

整流供主机转子绕组以励磁电流，在主机定

子上产生电压，该电压进一步增加，正反馈产生出更高的电压，这样很快建立起空载电压，加负

载后，随负载电流的增加，一个三相整流变压器将被三个单相整流变压器所替代，同样在W

2

上感

应出随负载电流增加的负载励磁电流分量，并在W

2

处同空载励磁电流进行矢量迭加，供励磁机定子付励电流。

2）自动电压调节器AVR即AUTOMATICVOLTAGEREGULATOR，其工作原理是通过控制硅的导通

角来改变分流电阻R

101

的分流电流，从而达到控制励磁电流的目的。（见方框图2）

※1原理描述：（见后面附图1）AVR的输入信号由电压回路T5和电流回路T4向量和组成，其中电流分量只有在需要并联运行进才加入，信号经变压器T5降压后，经开关S1/1，电位器S（若不并联运行，S=0，若并联运行，则T4次级电流在S上产生的电压降则迭加在信号上），经V1-V4整流，再经过S1/2一路经稳压回路产生标准电压并供整块板直流电源，另一路经S1/3电位器U上产生取样电压，若将开关S1/3打开，需外接整定电位器，取样电压可以通过内设或外设电压整定电位器进行人为调整，从而改变取样值，进而调整发电机输出电压，在U处值设定后，若发电机随着负载的增加或者转速的变化，其输出电压也会发生一些变化，这个变化会引起与标准电压差值的变化，对这种微小信号进行放大，使之能够控制触发可控硅的导通角，进而控制励磁电流的大小，达到调节发电机电压的目的，在电机有正常稳定电压输出的情况下，可控桂始终有分流存在，每次的调节仅仅是改变导通角，从而控制分流电流的大小。信号电压在经过滤波回路滤波，同反馈量迭加后一起送入放大器，其中K、T用来调节放大器参数，并经由脉冲单元转换成触发脉冲，触发可控硅V21的导通角，并通过R101分掉静止整流块的部分电流。

※2组成及功能：电压调节器由电源、实测值、滤波回路、调节放大器、脉冲单元、过压保护器、外附整定电位器、功率组件等组成。电压调节器包括电位器U、S、K、T、R47等可调元件，发电机的额定电压已在制造厂用电位器U调整完毕，其动态性能也已由电位器K、T、R47调整好了。电位器K用来调节放大器的放大倍数，电位器T用来调节积分反应时间，电位器R47则用以向调节放大器的输入端引入端偏差信号以改善其动态性能，将旋纽K朝着刻度数字减小的方向旋转，以及将旋钮

△最大/最小

100额定额定

±2.5%

静态电压调整率公式T 朝着刻度数字的方向旋转，通常是使控制系统趋于稳定，减弱其调节作用的强度，在需要时，断开跨接线BR 可将电位器K 所调节的调节器放大系数近似地减小为其四分之一，电压调节器的稳定性亦可利用增加分流回路内的电阻而得以改善，但此

时调节器在下限的电压整定范围将变得减小。

2.2系统的技术要求

电力系统运行的电能质量指标是电压和频率的稳定度。电压的稳定度由发电机它的励磁系统保证；频率的稳定由原动机的调速器保证。对船舶电网电压的极度上升和下降将会导致其它保护电器动作，电网解例，甚至全船舶停电的严重事故，所以对发电机和励磁系统性能指标规范规定是非常必要的。

1） 静态指标

发电机静态电压调整率是指发电机端出现的最大或最小工作电压与额定电压差值对额定电压的百分比。规范规定：在考虑原动机速度特性的情况下，当发电机的负载自满载到空载，再自空载到满载的范围内的任一负载下，且其功率因素保持额

定值，发电机的稳态电压变化率应不能超过额定电压的±2.5%。

2）动态指标 规范规定：交流发电机在负载为空载，转速为额定转速，电压接近额定值的状

态下，突加和突卸60%额定电流及功率因数不超过0.4的对称负载时，当电压跌落时，其瞬态电压值应不低于额定电压的85%，而突卸60%上述负载时，其时的电压上升其瞬态电压值不超过额定电压的120%，电压恢复到与最后稳定值相差3%以内所需要的时间应不超过去1.5秒。