轴带发电机系统.ppt

电源技术 电子教案 应用案例 轴带发电机 第1章第2页 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 提高主机废气热的回收率 废气透平发电机系统 T G系统 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 第1章第3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 M 恒速拖动 变频拖动 第1章第4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 第1章第5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6页 二 船舶轴带发电机系统 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7页 2 轴带发电机系统变流主电路 主电路中的可控整流装置采用三相桥式全控晶闸管整流因为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 G n Id Ud Ud If 整流 逆变 ug 第1章第8页 整流输出电压的调节 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 改变晶闸管控制角 第1章第9页 触发电路的锯齿波斜率的校正 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10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11页 3 同步补偿机SC的作用 供给晶闸管逆变器和全船用电设备所需的无功功率 同步补偿器及其自动调压器自动维持电网电压恒定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12页 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 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13页 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变流装置的功率输出 以平衡负载的负荷变化 第1章第14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 转速 输出功率 40 100 75 50 100 0 第1章第15页 变流装置的输出功率 直流中间环节 直流电流 逆变器输 入 出功率 P 第1章第16页 输出功率的两类控制规律 自动调节主整流器控制角a的控制系统 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 第1章第17页 自动调节励磁整流器控制角af的控制系统 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 第1章第18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 负载的变化引起转速的变化 由调速器维持稳定 第1章第19页 辅柴油发电机的频率特性和并联负荷分配 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20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 三 基于PWM有源逆变技术的轴带发电机系统 第1章第22页 解决方案 第1章第23页 PWM有源逆变原理 逆变器单相等效电路图 第1章第24页 第1章第25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 TheEND 第1章第27页 T G系统 G 透平 G 柴油机 主机 废气锅炉 汇流排 返回 第1章第28页 S G系统 G 柴油机 主机 汇流排 S G 主轴 返回 第1章第29页 CPP S G系统 G 柴油机 主机 汇流排 S G 主轴 返回 第1章第30页 FPP CS S G系统 G 柴油机 主机 汇流排 S G 主轴 CS 返回 第1章第31页 FPP S G CF系统 G 柴油机 主机 汇流排 S G 主轴 f f CF 返回 第1章第32页 DG并网运行 AVR G2 柴油机 AFR 调速 U f AVR G1 柴油机 AFR 调速 U f 负载 汇流排 返回 第1章第33页 SG并网运行 AVR G1 柴油机 AFR 调速 U f 负载 汇流排 AVR U S G f f AFR 返回 第1章第34页 轴带异步发电机系统 主机 汇流排 AG 主轴 f f 差频励磁 返回 轴带发电机系统结