采用转差感应电机的轴带发电机系统

核心提示：　　6采用转差感应电机的轴带发电机系统聂延生大连海事大学轮机工程学院辽宁6，26机系统，并对该系统的结构特点及工作原理进行了简要的分析。指出此类系统所采用的先进的电路形式和控制方法增加了管理维护的难度

　　6采用转差感应电机的轴带发电机系统聂延生大连海事大学轮机工程学院辽宁6，26机系统，并对该系统的结构特点及工作原理进行了简要的分析。指出此类系统所采用的先进的电路形式和控制方法增加了管理维护的难度。采用此类系统时应综合考虑节能效益和管理维护难度。

　　从节能的角度考虑，采用轴带发电机系统是切实可行的方案。在大型低速柴油机直接带动定距浆的船舶上，目前广泛采用的轴带发电机系统的结构形式。

　　这里，轴带发电机安装在主机飞轮和螺旋桨轴之间。发电机发出频率随主机转速的变化而变化的交流电，经整流逆变后，磁场定向控制脉宽调制式逆变器转换成满足要求的交流电。系统的输出电压通过同步补偿器的调压器进行调节。同时，同步补偿器还为系统提供无功功率和短路电流。轴带发电机的励磁电流由励磁用可控硅整流装置提供。改变整流装置的控制角以控制轴带发电机的励磁电流，调节系统的输出功率发电机般采用无刷他励相同步发电机。有关资料明，在系统输出功率大于12001；的领域，这种型式的轴带发电机系统仍将在世界轴带发电机市场上占有主导地位。但是，在系统额定输出功率为500kW左右的范围内，这种型是最佳。研究发现，其中的同步补偿器所产生的损耗相对较大，此外，由于静止变频装置是在主供电电路中，造价和体积也比较大。为此，西门子公司开发出了种采用转差感应电机的轴带发电机系统，简称为轴带感应发电机系统81介1如，口，6，131.这种型式的轴带发电机系统定位在10O0kW到500kW左右的应用领域。其目的是为了降低成本和提效率。

　　2轴带感应发电机系统的结构特点和工作原理轴带感应发电机系统的结构框2.

　　柴油主机需要通过齿轮传动机构带动发电机这样做的原因是感应电机要求它的气隙较小，并且转子铁心的结构特点也决定了这种方法的采用。这样，就可以采用常规机，从而降低成本和维修费用。变流装置和系统电抗器在发电机的励磁回路上，而不是在主供电电路上，其容量和体积显著降低。

　　变流装置的逆变器采用了先进的脉宽调制，丁，取代了普通晶闸管。

　　门极可关断晶闸管，具有普通晶闸管的功能，即施加个持续时间很短的门极电流脉冲可使，丁，触发导通，旦导通以后，即使没有门极电流存在，仍可保持其导通状态。但是，与普通晶闸管不同的是可以施加个负的门极阳极电压来使，1关断。即在关断时，门极上要流过个相当大的负电流。在关断时间内，这负的门极电流虽然只需持续几微秒但它必须要有很大的幅值。在实际电路中，下，起个可控开关的作用。在电感性电路中，为了降低，在关断时阳极上所承受的1山，必须在0丁0两端加上缓冲吸收电路，以使；丁在关断时的仙1降到尽可能的低母线侧变流电路是两套相全控桥，它们之间采用反并联接法，这样可以保证能舒波电容器取代了传统的平波电抗器。在电机侧，除了脉宽调制式逆变器外，还增加了组反馈极管。其作用是把滞后的电流反馈到滤波电容器，提高逆变器换流工作的稳定性该系统的个突出的特点就是取消了同步补偿器，从而使整个系统的损耗得以降低。

　　由迭加原理和感应电机的物理性质可以得出关系式其中，5定子绕组的电压频率单位为转分；Fn转子绕组的电压频率。定子绕组的电压频率和电网的电压频率相同，通常为601或502.转子的札械旋转频率，1随主机转速的变化而变化，因此要使，5保持不变，只能在，0！变化盱，相应地调节转子绕组的电压频率Fn.词节规律满足方程Fn=Fsp.Fm.矣践中，的调节是通过脉宽调制逆变器轾路实现。

　　脉宽调制式逆变器是种通断型逆变器。由于其直流侧可以认为是个直流电压源，因此，它属于电压源逆变器的种。脉宽调制的方式很多，在逆变器电路中，主要有等脉宽调制和正弦脉宽调制等脉宽调制就是把电压源逆变器180导通的方波控制分割成若千个脉冲控制，控制信号是由等腰角波称为载波与可调的直流电压相比较的方法产生。其输出电压和电流的波形都是非正弦波，具有许多次谐波成分。正弦脉宽调制与等脉宽调制不同之处就是脉冲宽度是按正弦规律变化的。载波信号仍旧为角波，而参考信号是正弦波。这样输出电压也会按正弦规律变化。在这种情况下，输出电压所包含的最低次谐波就是脉冲频率的2倍，从而大大降低了输出电压中的谐波成分。在轴带感应发电机系统中采用的就是正弦脉宽调制式逆变器。

　　要实现正弦脉宽调制必须要实时地计算出参考信号正弦波和载波角波的所有交点的时间坐标，根据计算结果，有序地向逆变器电路中各了0元件发出通和断的动作指令。因此，正弦脉宽调制中，控制部分采用西门子公司的控制系统51烈和5，0砰耵的模块组成。而顺序和逻辑控制功能是通过5550可编程控制器实现的。

　　从控制的角度来看，感应电机是个多变量且相互耦合的非线性对象，为此采用了矢量控制技术。矢量控制在去耦和线性化方面作用显著。矢量控制的基本思想是将电机的定子电流沿电机磁通坐标轴分解成两个分量，即平行分量和垂直分量。与磁通轴线平行的分量即相应为电机的磁场电流分量，用来产生电机的磁场；与磁通轴线垂直制分为两类，类是磁场定向控制类是转子磁极位置定向控制。本系统中采用的是磁场定向控制。所谓的磁场定向控制，就是将旋转坐标系的实轴取在磁场轴上，随磁场同步旋转。如把转子磁场轴线作为实轴，称之为转子磁场定向控制；若把定子磁场轴线作为实轴，称之为定子磁场定向控制。该控制思想是在1971年由西门子公司的工程师们首先提出来的，目前己在交流变频调速中得到了广泛的应用。

　　3结束语根据以上所述，我们不难发现，西门子公司研制开发的这种轴带发电机系统，采用了在交流调速系统研究中所取得的先进技术和成果，是现代交流变速控制计算机控制和电力电子学先进成果的完美结合。其先进性是无可置疑的。所采用的技术和元器件都是在陆用控制系统中经过证实了的，因此，实船使用的可靠性估计也不会存在太大的技术问。比较突出的问是如何维护，管理这种先进的系统，尽管西门子公司是从节能的角度研制开发这种系统的，但作为船东来说，采用这种轴带发电机系统，很可能会由于轮管人员难以有效的对其维护管理，从而导致增加的维修费用超过其节能所带来的效益。换句话说，就是得不偿失。这种系统的出现，不仅对轮管人员是个挑战，对从事船员培训和航海等教育的人员也是个挑战。知识更新和拓宽知识面不仅是船舶管理人员必须面对的问，从事船员逆变器仍处于触发脉冲被封锁的状态，逆变器不能工作。轴带发电机系统停机时，027=经使037轴带发电机系统的启动，由启动程序控动程序不能往下进行。只有0矣6，时，才有037=0，程序才能进行，完成启动过程。从而保证逆变器运行中，不会因逆变角过大造成逆变失败。

　　调1移动方波025的位置，同时调逆变角调节器输出端的下限幅值，可调黄俊。半导体变流技术。机械工业出版社，1984上接第页培训和航海高等教育的人员也必须面对这问，而且要求更，更紧迫。

　　1徐银根。交流调速系统及其应用。纺织工业出2聂延生。种微机控制的轴带发电机系统。