船舶电气知识要点

第七章交流变频调速及变频器
公式N=(1-s)
N 实际转速
N1同步转速
S 转差率 f 电机供电频率 p 电机极对数
三相异步电动机的调速方法：改变转差率（适用于绕线式异步电动机）和
改变旋转磁场的同步转速（适用于鼠笼式异步电动机）
1改变转差率：电动机定子电源电压
2改变旋转磁场的同步转速：定子极对数供电电源频率
交流异步电机最主要的调节方式是：变频调速
现代的变频器都是由大功率电子器件构成，被称为静止式变频装置，
是系统的中心环节
变频调速系统由静止式变频装置、交流电动机、控制电路三大部分组成
控制任务大多由微处理机承担
交流变频调速的三种基本控制方式
忽略定子漏阻抗压降，三相异步电动机每相电压：U1≈E1=4.44*f1*W1*Kw1*Φm
U1电机每相电压 E1感应电动势 f1频率 W1每相绕组匝数
Kw1 匝数系数Φm每极磁通
基频（额定频率）以下的变频调速有三种控制方式
1恒电动势频率比E1/f1 通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，改善了低速性能，但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力受到限制。

2恒压频率比 U1/f1（最容易实现，机械特性是平行下移，硬度也较好，满足一般，低速带载能力差，需对定子压降实行补偿）
3转子全磁通的感应电动势频率比Er/f1 实现起来比较复杂
基频以下，电压和频率成比例变化
基频以上，磁通和频率成反比例变化
变频调速以下几个特点：1从基频以下调速，为恒转矩调速方式；从基频以上调速，
近似恒功率调速方式
2调速围大 3机械特性较硬，静差率小相对稳定性好
4 运行时转差率小损耗较小效率高 5频率可连续调节，变频调速为无级调速
交直交变频器有：整流器滤波器逆变器（逆变器是核心，里面核心元器件是大功率开关器件，分为两组，轮流控制切换频率，改变输出交流电频率，按直流输入端接入滤波器的不同分为电压源型和电流源型。

按电子开关频率不同分为180度导电型和120度导电型。

）
交直交变频器的调压方法有可控硅整流器调压，直流斩波器调压， PWM调压
主电路包括：整流电路，中间电路，逆变电路。

整流环节通常使用：电力二极管，晶闸管，IGBT，电力电子器件。

整流通常是将交流不可控的整流成直流。

PWM频率较高，影响电机运行的低次谐波受到很大的抑制，因而转矩脉动小，提高看系统的调速围和稳态性能。

交—交变频器CYCLO（eyelo---converter）或循环变频器，可用于驱动同步或异步电动机，堵转转矩和保持转矩大，动态过载能力强，可四象限运行，电动机功率因数达到1.
电流型逆变器适用于需要回馈制动和经常进行正反转控制的生产机械输出的电流波形为方波，与负载阻抗角无关，并能实现电动机的四象限运行，要求其整流环节为可控整流，直流侧接的是直流电流源，多接大电感，构成高阻抗的电流源，无须设置续流二极管，感性负载能量反馈须改变直流侧电压的极性，都有单相和三相工作的逆变形式。

换流方式：负载换流，强迫换流，三相电流源型晶闸管逆变电路，开始角度差为120度，
电流源型变频器CSI由整流器，滤波器，逆变器等三部分组成，整流电路将电网的交流电转换成直流电，再经桥式逆变转变为频率可调的交流电，供给推进电机，改变整流电路的触发角，就改变了中间直流环节电压，改变逆变电路的触发脉冲顺序，就改变了推进电机的转向，
负载换向型变频器LCI属于电流源型变频器，整个转速围输出扭矩大，启动扭矩大，控制简单，同时由于无电刷和熔断器，维护方便，和交---交变频方式相比，使用电子器件数量少，
电压型变频器VSI 和CSI都属于交—直—交变频器，整流器用二极管，可保持电力系统能在任何电机速度的时候功率因数接近0.95，逆变器用IGBT，
电压型逆变器输出的电压形为方波，直流侧接的是直流电压源，多接大电容，作缓冲滤波，构成低阻抗的电压源，功率开关器件都反向并联二极管，为感性负载提供能量至直流侧通路，都有单相和三相工作的逆变形式。

三相电压源型各相开始导电时的角度差为120度，
通用变频器外部接口电路包括：顺序控制指令输入，频率指令输入电路，检测信号输出电路及数字信号输入输出电路，
所有变频器对外接电流信号标准都是4—20 mA，都采用屏蔽线，频率端子的设定方式包括电压设定，电流设定，外接电位器设定。

CM端是公共端，频率设定主要以频率给定端为主。

通用变频器中过电压或欠电压保护参数与调速过程无关。

AUTOCHIEF C20网络型主机遥控系统：系统结构：驾驶台操作单元、集控室操作单元、主机接口单元MEI、主机安全单元ESU、数字调速器单元DGU、分布式处理单元。

AC C20型主机遥控系统是集控制、报警和安全保护于一体的综合推进控制系统。

AC C20采用分布式模块化的设计，分布式模块DPU采用标准化设计，模块之间通过双冗余的CAN（control area network）现场总线互联。

AutoChief Ⅳ系统是一种主从型的多微机控制系统，控制单元并无冗余措施。

因此，AC C20系统的可靠性要高得多。

分布式处理单元DPU：是采用模块化设计、具有通信功能的智能化远程I／O单元，以单片机作为微处理器，是系统的核心单元。

AC C20系统可以无缝地集成到同一公司生产的K-Chief 500（或DATACHIEF C20）型报警监视与控制系统（也采用CAN总线）中，通过dPSC单元与K-Chief 500 系统相连。

在K-Chief 500系统的操作站OS上可以对AC C20系统进行系统组态、参数修改及状态监视，如AC C20系统中各个模块的状态显示，对于使用者十分方便。

一些非重要的传感器可以与K-Chief 500系统共享，这样就有效地减少了安装和电缆成本。

系统文件都储存在K-CHIEF500系统的操作站。

打开操作站的AC C20界面，可以看到本船AC C20系统的实际配置框图，包括设备安装位置、工作状态、控制器总线状态；双击DPU图标，可以看到该DPU的各通道号、通道作用、通道参数设臵、通道状态、通道报警设定值等。

K-Chief 600是船舶自动化系统，系统可配置16到20000个通道。

标准的模块化设计满足个性化系统的配置要求，产品覆盖了从简单的报警系统到高度集成的具备先进过程控制与电站功率管理系统的报警监控系统。

AUTOCHIEF C20网络型主机遥控系统：系统结构：驾驶台操作单元、集控室操作单元、主机接口单元MEI、主机安全单元ESU、数字调速器单元DGU、分布式处理单元。

驾驶台操作单元、集控室操作单元主要包括：控制面板ACP和单手柄复合车钟LTU （Combined Lever and telegraph unit）。

AC C20系统结构：驾驶台操作单元、集控室操作单元、主机接口单元MEI、主机安全单元ESU、数字调速器单元DGU、分布式处理单元。

AC C20基于事件型表现在分布式处理单元DPU，采用模块化设计、具有通信功能的智能化远程I／O单元，以单片机作为微处理器
ACP： AutoChief control panel： AutoChief控制面板
驾驶台操作单元、集控室操作单元主要包括：控制面板ACP和单手柄复合车钟LTU （Combined Lever and telegraph unit）。

按钮式车钟是在机旁操作台
ACP组成部件：显示器、旋转球、功能键。

操作轮盘用于菜单选择、工作模式改变、配置改变等，与鼠标作用相同
MEI（主机接口单元）作用：专门为主机遥控系统的电动部分与主机气动操纵系统相连接而设计，提供了各种与气动操纵系统接口的开关量和模拟量输入输出通道。

主要特性： 3个电位器输入，三端连接（4.5V, 滑动端, 0V) ；5个电流输入，三端连接(24V, 电流输入, 0V) ； 14 个开关量输入（带线路检查）；2个电流/电压输出（ +/-20mA 和 +/-10V）；10 个电磁阀驱动信号（带断线检查）； 2 个继电器输出；对于所有通道进行监视和故障报警；自检； CAN 网络状态、误差管理。

应急停车按钮属于ESU，而操作轮盘属于DPU。

在日常检测物标，比如温度、压力、转速等，传感器把测量的数据往往转换成可观察信号，比如温度计显示，压力表指针显示等。

系统性误差：在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与被测量的真值之差。

如果能找出产生误差的原因，并设法测定出其大小，那么系统误差可以通过校的方法予以减少或者消除。

比如，仪器误差是由于仪器本身的缺陷或没
有按规定条件使用仪器而造成的。

如仪器的零点不准，仪器未调整好，外界环境（光线、温度、湿度、电磁场等）对测量仪器的影响等所产生的误差。

随机误差也称为偶然误差和不定误差。

两根不同金属丝连接形成一个闭合回路，如两个连接处温度不同，则会产生一个持续电流，热电偶式温度计根据这个原理工作。

水传感器检测装置是安装在分油机上，用来检测分油机输出口干净油中含水量。

多元供水调节器往往设计用来互为替代，一旦某种调节功能失效，其他调节功能可以替代，其中必须包括手动调节。

应急停车由执行机构操作而不是报警和检测系统。

三分钟延迟报警：如果机舱故障报警三分钟无人消除，则会导致全船报警。

而全船报警是在驾驶台控制台触发。

IC：Intelligent Card,智能卡
集成网络型监测报警系统是目前最先进的系统。

会影响柴油机安全的工况参数需要报警和自动停车安全装置，如，滑油压力、缸套水温度、超速，其他的只需要报警就可以了。

数字电路的故障常用诊断方法有常规检测法和逻辑法两种。

常规检测法：1. 直观检测法。

2. 顺序检测法。

一是由输入级向输出级逐级检查，采用该方法通常需要在输入端加相应信号，然后沿着信号的流向逐级向输出级进行测量，直到发现故障为止。

3. 比较法。

逻辑法：1.群举测试法。

群举测试法是指在被测试电路的输入端输入所有可能存在的输入信号，作为测试码，然后观察被测电路输出是否符合电路逻辑功能的故障检测方法。

2.伪群举测试法。

为了克服群举测试法中测试码过多、测试时间长的缺陷，在实际测试时，往往先把电路进行合理分块，且每一个被划分的电路都进行群举测试法，从而使操作简单。

DATACHIEF C20是网络型监视报警和控制系统。

系统的主要组成单元：分布式处理单元DPU；
现场工作站（本地操作站）LOS；
远程工作站（远程操作站）ROS
CAN现场总线网、Ethernet网和网关单元（SGW和dPSC）；
值班呼叫单元（延伸报警单元）WBU、 WCU。

DPU是采用模块化设计、具有通信功能的智能化远程I／O单元，以单片机作为微处理器，是系统的核心单元。

DPU单元直接与传感器和执行器连接，独立实现参数的监视、报警和控制；对来自传感器的信号进行处理和监视，向外设输出模拟量和开关量控制信号。

DPU用双芯屏蔽电缆（或双绞线）连接到冗余的CAN总线上，与ROS和LOS进行数据通信。

DPU模块的类型：DPU有模拟量输入、热电偶输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出模块或输入输出混合模块（RIO C1～C4，用于电站系统）等各种类型
烟雾探测器种类：1. 离子感烟式探测器，它是在电离室含有少量放射性物质，可使电离室空气成为导体，允许一定电流在两个电极之间空气过，射线使局部空气成电离状态，经电压作用形成离子流，这就给电离室一个有效的导电性。

当烟粒子进入电离化区域时，它们由于与离子相接合而降低了空气的导电性，形成离子移动的减弱。

当导电性低于预定值时，探测器发出警报。

2.光电感烟探测器，它是利用起火时产生的烟雾能够改变光的传播特性这一基本性质而研制的。

根据烟粒子对光线的吸收和散射作用。

3.红外光束感烟探测器。

4.可燃气体探测器。

5.空气采样早期烟雾探测器。

可寻址是把每一个探头都编上一个地址，当有报警时可以在地址编码器上根据探头地址准确定位是哪一个保护区域有火警或者是误报警，而且线路有路障时也可以很快找到故障围。

不可寻址的，当有火灾报警时，只能大概确定火警的围，要把该围的每一个探头逐一排查才能够确定位置。

连接可寻址火灾探测器的信号线一般要求走闭环，即从报警控制盘出发，最后再回到报警控制盘。

火警系统的信号输入设备是烟雾探测器，信号输出设备是给报警执行器输送信号的继电器。

总线控制式火警系统就是可寻址火警控制系统
数据备份是指为防止系统出现操作失误或系统故障导致数据丢失，而将全部或部分数据集合从应用主机的硬盘或阵列复制到其它的存储介质的过程。

Restore：是将数据文件重新的存放回原来的位置（存在数据库中原来位置的文件已经坏了）。

Recover：当restore成功之后，可能有损伤，进行修复。

restore + recover => 数据库所有提交数据的回复。

操作系统是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。

操作系统是用户和计算机的接口，同时也是计算机
硬件和其他软件的接口。

操作系统的功能包括管理
计算机系统的硬件、软件及数据资源，控制程序
运行，改善人机界面，为其它应用软件提供支持。

DOS：Disk Operating System 磁盘操作系统
DOS是1979年由微软公司为IBM个人电脑开发的MS-DOS，它是一个单用户单任务的操作系统。

DOS主要是一种面向磁盘的系统软件。

DOS是人与机器的一座桥梁，只需通过一些接近于自然语言的DOS命令，就可以轻松地完成绝大多数的日常操作。

此外，DOS还能有效地管理各种软硬件资源，对它们进行合理的调度，所有的软件和硬件都在DOS的监控和管理之下。

LIFO：last-in, first-out 后进先出
栈（stack）在计算机科学中是限定仅在表尾进行插入或删除操作的线性表。

栈是一种数据结构，它按照后进先出的原则存储数据，先进入的数据被压入栈底，最后的数据在栈顶，需要读数据的时候从栈顶开始弹出数据。

栈是只能在某一端插入和删除的特殊线性表。

一般来讲软件被划分为系统软件、应用软件，其中系统软件包括操作系统和支撑软件。

系统软件是负责管理计算机系统中各种独立的硬件，使得它们可以协调工作。

应用软件是为了某种特定的用途而被开发的软件。

它可以是一个特定的程序，比如一个图像浏览器。

Windows 2000共有四个版本：Professional（专业版）、Server（服务器版）、Advanced Server（高级服务器版）和Datacenter Server（数据库服务器中心版）。

常用快捷键：
Ctrl+S 保存Ctrl+W 关闭程序
Ctrl+N 新建Ctrl+O 打开
Ctrl+Z 撤销Ctrl+F 查找
Ctrl+X 剪切Ctrl+C 复制
Ctrl+V 粘贴Ctrl+A 全选
DTE：data terminal equipment 数据终端设备
Data Communicate Equipment：数据通信设备。

具有一定的数据处理能力和数据收发能力的设备，由DTE提供或接收数据。

常见的DCE设备有数据通信设备或电路连接设备，如调制解调器MODEM，连接DTE设备的通信设备。

通信协议（communications protocol）是指双方实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。

协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含的信息与含义，连接方式，信息发送和接收的时序，从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。

TCP/IP：transmission Control Protocol/Internet Protocol 传输控制协议/网间协议，是一种网络通信协议，它规了网络上的所有通信设备，尤其是一个主机与另一个主机之间的数据往来格式以及传送方式。

TCP/IP是INTERNET的基础协议，也是一种电脑数据打包和寻址的标准方法。

在数据传送中，可以形象地理解为有两个信封，TCP和IP 就像是信封，要传递的信息被划分成若干段，每一段塞入一个TCP信封，并在该信封面上记录有分段号的信息，再将TCP信封塞入IP大信封，发送上网。

HTTP： HTTP协议（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是用于从WWW 服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。

它可以使浏览器更加高效，使网络传输减少。

它不仅保证计算机正确快速地传输超文本文档，还确定传输文档中的哪一部分，以及哪部分容首先显示(如文本先于图形)等
SONET/SDH (Synchronous Optical Network同步光纤网)定义了一组在光纤上传输光信号的速率和格式，通常统称为光同步数字传输网，是宽带综合数字网B-ISDN的基础之一。

802.11协议簇是国际电工电子工程学会（IEEE）为无线局域网络制定的标准。

以太网(Ethernet)指的是由Xerox公司创建并由Xerox、Intel和DEC公司联合开发的基带局域网规，是当今现有局域网采用的最通用的通信协议标准。

当以太网中的一台主机要传输数据时，它将按如下步骤进行：
1、监听信道上是否有信号在传输。

如果有的话，表明信道处于忙状态，就继续监听，直到信道空闲为止。

2、若没有监听到任何信号，就传输数据。

3、传输的时候继续监听，如发现冲突则执行退避算法，随机等待一段时间后，重新执行步骤1（当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发送会返回到监听信道状态。

注意：每台计算机一次只允许发送一个包，一个拥塞序列，以警告所有的节点。

4、若未发现冲突则发送成功，所有计算机在试图再一次发送数据之前，必须在最近一次发送后等待9.6微秒（以10Mbps运行）。

ARP协议是“Address Resolution Protocol” 地址解析协议。

当我们在浏览器里面输入网址时，DNS服务器会自动把它解析为IP地址，浏览器实际上查找的是IP地址而不是网址。

光纤通信：该系统是以光纤为传输介质，以光为载波信号传递信息的通信系统，整个系统由电端机、光端机、光缆和中继器构成。

OSI模型把网络通信的工作分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

PDU： Protocol Data Unit 协议数据单元。

传输层及以下各层的PDU另外还有各自特定的名称：
传输层——数据段（Segment）
网络层——分组（数据包）（Packet）
数据链路层——数据帧（Frame）
物理层——比特（Bit）
OSI模型把网络通信的工作分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

OSI模型把网络通信的工作分为7层，分别是物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。

路由器（Router）又称网关设备（Gateway）是用于连接多个逻辑上分开的网络，所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。

当数据从一个子网传输到另一个子网时，可通过路由器的路由功能来完成。

因此，路由器具有判断网络地址和选择IP路径的功能，它能在多网络互联环境中，建立灵活的连接，可用完全不同的数据分组和介质访问方法连接各种子网，路由器只接受源站或其他路由器的信息，属网络层的一种互联设备。

雷达应答信标（ Racon）发射的信号很强，为了避免发射的编码信号遮蔽其他雷达回波，通常以预定的周期开启和关闭。

在近距离，经常在雷达上会观测到Racon的间接假回波。

Racon设计有旁瓣抑制，但也有时候能够观测到Racon的旁瓣干扰。

船用导航雷达中的多重回波现象不正常。

多重回波
会产生干扰现象，造成回波信号的混沌。

本题考词汇： multiple echoes
真运动（TM）显示方式（一般为NUP） 1、需同时接入航向和速度信号，才能正常工作； 2、代表本船位置的CCRP在屏幕上按照本船的航向和航速移动，所有目标的运动都参考本船的航速输入； 3.屏上其它运动物标按它们各自的航向\航速移动； 4.如果输入的是对水航速，则在水面上漂浮的船舶在屏幕上固定不动，而陆地会以与风流压差相反的方向和速度移动。

对水稳定真运动用于船舶避碰。

5.如果输入的是对地航速，则岛屿等固定目标是静止的，本船和目标船在屏幕上按照其航迹向移动。

对地稳定真运动用于船舶在狭水道和进出港导航。

RTCM：Radio Technical Commission for Maritime
services)国际海运事业无线电技术委员会（RTCM）
是国际标准组织于1983年11月提出的GNSS
差分信号格式。

GPS组成部分：
1. 空间部分是由24颗卫星组成
（21颗工作卫星；3颗备用卫星）
2. 地面控制系统
3. 用户设备部分即GPS信号接收机
GPS时钟系统采用的是1024周时间系统。

1999年8月21日午夜零时,GPS时钟系统将重新从零开始,这个问题加上众所周知的千年虫,将会对GPS系统造成很大的影响。

GPS导航系统是以全球24颗定位人造卫星为基础，向全球各地全天候地提供三维位置、三维速度等信息的一种无线电导航定位系统。

AIS由于覆盖区域与VHF相同，所以有了AIS就可以不需要使用VHF通信。

船舶自动识别系统（AIS）配合全球定位系统（GPS）将船位、船速、改变航
向率及航向等船舶动态结合船名、呼号、吃水及危险货物等船舶静态资料由
甚高频（VHF）频道向附近水域船舶及岸台广播，使邻近船舶及岸台能及时
掌握附近海面所有船舶之动静态资讯，得以立刻互相通话协调，采取必要避
让行动，对船舶安全有很大帮助。

GPS导航系统卫星部分的作用就是不断地发射
导航电文。

然而，由于用户接受机使用的时钟
与卫星星载时钟不可能总是同步，所以除了用
户的三维坐标x、y、z外，还要引进一个Δt即
卫星与接收机之间的时间差作为未知数，然后
用4个方程将这4个未知数解出来。

所以如果想
知道接收机所处的位置，至少要能接收到4个
卫星的信号。

多普勒移频技术是通过改变距离来改变声波频率
的原理，通过声波频率计算声波传送速度。

AIS动态船位报告的频率为：
航速为0-23节并且在改变航向的航船：2--6秒/次
船舶静态信息及与航程有关的信息，每6分钟更新一次
MMSI就是船舶的一种呼号。

船舶自动识别系统（AIS）配合全球定位系统（GPS）将船位、船速、改变航向率及航向等船舶动态结合船名、呼号、吃水及危险货物等船舶静态资料由甚高频（VHF）频道向附近水域船舶及岸台广播。

AIS动态船位报告的频率为：航速为0-23节并且在改变航向的航船：2--6秒/次
船舶静态信息及与航程有关的信息，每6分钟更新一次
DCU: display and control unit 显示与控制装置
液体连通器式罗经的灵敏元件起指北作用，由陀螺马达
和托架组成,采用钢丝悬吊,利用水银器的负摆效应产生
控制力矩。

真子午线是地理上的经线，连接南北两极的线，
即，南北方向。

磁子午线是连接南北磁极的线。

由船舶钢铁、船舶钢铁制造设备、所载货物等
引起感应磁性叫船磁。

船磁对磁罗经产生作用
力，使磁罗经指北方向偏离磁北，产生误差叫
自差。

所以自差是罗经北与磁北的夹角。

回声测深仪的工作原理是利用安装在船底的换能器在水中
发出声波，当声波遇到障碍物而反射回换能器时，根据声。