專利名稱：一種用于船用柴油機(jī)無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)的勵磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)電機(jī)自動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種用于船用柴 油機(jī)無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制方法。
背景技術(shù)：
目前，船舶上廣泛采用單獨(dú)的柴油機(jī)組發(fā)電，每年消耗大量的輕質(zhì)柴 油，如果能充分利用船舶主發(fā)動機(jī)進(jìn)行軸帶發(fā)電，則可以大大節(jié)約能源和 費(fèi)用。但船舶主發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速在航行中是經(jīng)常變化的，需要發(fā)電機(jī)及控制 系統(tǒng)具備變速穩(wěn)壓、恒頻發(fā)電的能力。如何解決船舶主發(fā)動機(jī)進(jìn)行軸帶發(fā) 電這一技術(shù)難題，本領(lǐng)域的技術(shù)人員提出了各種解決方案，但收效甚微， 其根本原因在于，船用柴油機(jī)無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)是一種利用以重油作為 燃料的船用柴油機(jī)軸帶的發(fā)電機(jī)，無刷雙饋電機(jī)結(jié)構(gòu)從理論上應(yīng)不同于傳 統(tǒng)結(jié)構(gòu)，因此發(fā)明人提出了解決船舶主發(fā)動機(jī)軸帶發(fā)電的基本思路是其 轉(zhuǎn)子上有兩端短路的感應(yīng)繞組，定子上有兩套三相繞組功率繞組和控制 繞組。功率繞組的輸出即作為無刷雙饋發(fā)電機(jī)的主功率輸出給船舶供電。 控制繞組的目的是建立和調(diào)節(jié)勵磁電流。當(dāng)柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)電機(jī)的電氣負(fù) 載變化時，為保持發(fā)電機(jī)輸出電壓和頻率的穩(wěn)定，必須實時調(diào)節(jié)控制繞組 電流。
圍繞上述將背景技術(shù)，在已公布的專利文獻(xiàn)中，發(fā)明人尚未檢索出有 涉及船用柴油機(jī)軸帶無刷雙饋發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一個目的在于提供一種用于船用柴油機(jī)無刷雙饋軸帶發(fā) 電機(jī)的勵磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，第二個目的是控制船用柴油機(jī)無刷雙饋軸帶發(fā) 電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方法，上述目的使船用柴油機(jī)無刷雙饋軸帶發(fā)電 機(jī)在船舶主柴油機(jī)的軸轉(zhuǎn)速變化的工況下實現(xiàn)自行起勵發(fā)電并具有穩(wěn)壓 恒頻的能力，在無刷雙饋發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的自然同步轉(zhuǎn)速點附近采用偏頻控 制策略使發(fā)電機(jī)負(fù)載特性平滑過渡并具有一定的帶負(fù)載能力。這種新型控 制系統(tǒng)使船用柴油機(jī)無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率高、節(jié)能、穩(wěn)定好、可 靠性高。
為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提出如下的船用無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)控 制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案是一種用于船用柴油機(jī)無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)的勵 磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，船用無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)連接于一個 無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)的功率繞組、控制繞組、旋轉(zhuǎn)編碼器、船舶電站、船 舶220V蓄電池組之間，其特征在于所述的船用無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)勵 磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由接觸器、升壓變壓器、整流回饋單元、直流補(bǔ)償單元、
逆變單元、操作面板、勵磁控制器、AB相電壓傳感器、CA相電壓傳感 器、BC相電壓傳感器組成。
所述接觸器的輸入端與軸帶發(fā)電機(jī)的三相功率繞組相連，接觸器的輸 出端與船舶電站相連；升壓變壓器的輸入端與軸帶發(fā)電機(jī)的三相功率繞組 相連，升壓變壓器的輸出端與整流回饋單元的交流輸入端相連；整流回饋 單元和逆變單元的直流輸入端相連；直流補(bǔ)償單元的輸入端和直流220V 蓄電池組相連，直流補(bǔ)償單元的輸出端和逆變單元的直流輸入端相連；逆變單元的三相交流輸出端和軸帶發(fā)電機(jī)的控制繞組相連；勵磁控制器的輸
入端連接操作面板、AB相電壓傳感器、CA相電壓傳感器、BC相電壓傳 感器、軸帶發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器，勵磁控制器的輸出端連接接觸器、直流 補(bǔ)償單元和逆變單元。
本發(fā)明升壓變壓器、整流回饋單元、直流補(bǔ)償單元和逆變單元為發(fā)電 機(jī)控制繞組提供勵磁電流，發(fā)電機(jī)功率繞組通過三相升壓變壓器接到整流 回饋單元的交流端，整流回饋單元的直流端、直流補(bǔ)償單元的輸出端和逆 變單元的直流端共同連接在直流母線上，船上的220V蓄電池組接到直流 補(bǔ)償單元的輸入端，逆變單元的交流輸出端連接到軸帶無刷雙饋發(fā)電機(jī)的 控制繞組上。
本發(fā)明旋轉(zhuǎn)編碼器與發(fā)電機(jī)軸直連，其信號輸出端接入勵磁控制器， 電壓霍爾傳感器檢測發(fā)電機(jī)功率繞組輸出電壓，其信號輸出端接入勵磁控 制器。操作面板與勵磁控制器相連，提供操作指令。
本發(fā)明上述升壓變壓器和整流回饋單元使直流母線電壓保持在逆變 單元可以正常工作的范圍內(nèi)，當(dāng)發(fā)電機(jī)輸出電壓較低時，升壓變壓器能提 高直流母線電壓、當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速較高，能量反饋到直流母線，使直流母線 電壓升高時，整流回饋單元能夠把直流母線能量回饋到發(fā)電機(jī)輸出端，使 直流母線電壓保持穩(wěn)定。
本發(fā)明上述逆變單元把直流母線上的直流電逆變?yōu)槿嘟涣麟姽┙o 發(fā)電機(jī)的控制繞組，三相交流電的電壓幅值、頻率和相序根據(jù)勵磁控制器 的控制指令信號變化。
本發(fā)明上述直流補(bǔ)償單元的輸入端為船舶上的直流220V蓄電池組，輸出端接到直流母線上。當(dāng)發(fā)電機(jī)起勵時，直流補(bǔ)償單元提供起勵所需的 能量；在發(fā)電機(jī)正常工作時，直流補(bǔ)償單元內(nèi)的電容儲能模塊用于補(bǔ)償直 流母線電壓的瞬間下降。
本發(fā)明上述勵磁控制器根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器和電壓霍爾傳感器的反饋信 號，控制接觸器、直流補(bǔ)償單元，以及逆變單元的輸出電壓幅值、頻率和 相序，實現(xiàn)在不同的輪船柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載變化下對無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī) 的起勵和恒頻穩(wěn)壓控制。
為了實現(xiàn)本發(fā)明的第二個目的，控制船用柴油機(jī)無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方法如下
1) 起勵方法無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)在船用柴油機(jī)軸帶低速牽引下進(jìn) 行起勵發(fā)電時，勵磁控制器斷開接觸器，使得發(fā)電機(jī)功率繞組與電氣負(fù)載 斷開，船上的直流220V蓄電池組經(jīng)過直流補(bǔ)償單元和逆變單元為發(fā)電機(jī) 的控制繞組提供勵磁電流，實現(xiàn)起勵，當(dāng)發(fā)電機(jī)空載輸出電壓穩(wěn)定后，勵 磁控制器閉合接觸器，接入電氣負(fù)載，此時直流母線電壓高于直流補(bǔ)償單 元的輸出電壓，直流補(bǔ)償單元自動切除，此時勵磁控制系統(tǒng)用軸帶發(fā)電機(jī) 所發(fā)出的電對軸帶發(fā)電機(jī)進(jìn)行勵磁，起勵過程完成；
2) 恒頻方法勵磁控制器根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器對應(yīng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實時 調(diào)節(jié)逆變單元的輸出電壓頻率，使發(fā)電機(jī)輸出交流電頻率保持在50Hz。
逆變單元的輸出電壓頻率正比于發(fā)電機(jī)實際轉(zhuǎn)速和自然同步點轉(zhuǎn)速的差。 當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高于自然同歩點轉(zhuǎn)速時，勵磁控制器控制逆變單元輸出正相
序；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于自然同步點轉(zhuǎn)速時，勵磁控制器控制逆變單元輸出 反相序；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在自然同步點轉(zhuǎn)速時，為使發(fā)電機(jī)輸出交流電頻率保持在50Hz，逆變單元的輸出頻率應(yīng)為OHz，而這會給逆變單元帶來較 大的損耗，所以勵磁控制器控制逆變單元輸出lHz，通過偏頻減少逆變單 元損耗；
3) 恒壓方法勵磁控制器根據(jù)電壓傳感器對應(yīng)的發(fā)電機(jī)輸出電壓值 和當(dāng)前勵磁電流頻率，實時調(diào)節(jié)逆變單元的輸出電壓幅值，使發(fā)電機(jī)功率 繞組的輸出交流電有效值保持在400V;
4) 欠壓保護(hù)方法當(dāng)負(fù)載突加造成直流母線電壓過低時，直流補(bǔ)償
單元的輸出電壓高于直流母線電壓，直流補(bǔ)償單元自動切入，使逆變單元 保持正常工作狀態(tài)，同時，勵磁控制器控制逆變單元提高輸出電壓幅值， 使發(fā)電機(jī)輸出電壓升高到正常設(shè)定值，此時直流母線電壓也相應(yīng)升高，當(dāng)
直流母線電壓高于直流補(bǔ)償單元的輸出電壓時，直流補(bǔ)償單元自動切除；
5) 過壓保護(hù)方法當(dāng)船用柴油機(jī)軸帶高速牽引無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)，
直流母線電壓值高于整流回饋單元的回饋開啟電壓值時，整流回饋單元自 動將直流母線電容儲存剩余能量釋放回饋給無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)輸出端， 使直流母線電壓不會過高以至于逆變單元不能正常工作。
本發(fā)明的優(yōu)越性和技術(shù)效果在于提供一種用于船用柴油機(jī)軸帶無刷 雙饋發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和控制方法，使船用柴油機(jī)軸帶無刷雙饋發(fā)電機(jī) 在船舶主柴油機(jī)的軸轉(zhuǎn)速變化的工況下實現(xiàn)自行起勵發(fā)電并具有恒壓恒 頻的能力，在無刷雙饋發(fā)電機(jī)運(yùn)行中的換相轉(zhuǎn)速點附近采用偏頻控制策略 使發(fā)電機(jī)負(fù)載特性平滑過渡并具有一定的帶負(fù)載能力。這種新型控制系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)和方法使船用柴油機(jī)軸帶無刷雙饋發(fā)電機(jī)運(yùn)行效率高、節(jié)能、穩(wěn)定好、 可靠性高。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖
圖2為勵磁控制器的結(jié)構(gòu)示意圖
圖3為直流補(bǔ)償單元的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作出進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
在圖1中，船用無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1連接于一個 無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)15的功率繞組15、控制繞組16、旋轉(zhuǎn)編碼器17、 船舶電站12、船舶220V蓄電池組13之間。其特點是該船用無刷雙饋 軸帶發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1包括接觸器2、升壓變壓器3、整流回饋 單元4、直流補(bǔ)償單元5、逆變單元6、操作面板7、勵磁控制器8、 AB 相電壓傳感器9、 CA相電壓傳感器IO、 BC相電壓傳感器ll。其中
接觸器2的輸入端與軸帶發(fā)電機(jī)14的三相功率繞組15相連，接觸器 2的輸出端與船舶電站12相連；升壓變壓器3的輸入端與軸帶發(fā)電機(jī)14 的三相功率繞組15相連，升壓變壓器3的輸出端與整流回饋單元4的交 流輸入端相連；整流回饋單元4和逆變單元6的直流輸入端相連；直流補(bǔ) 償單元5的輸入端和直流220V蓄電池組13相連，直流補(bǔ)償單元5的輸 出端和逆變單元6的直流輸入端相連；逆變單元6的三相交流輸出端和軸 帶發(fā)電機(jī)14的控制繞組16相連;勵磁控制器8的輸入端連接操作面板7、 AB相電壓傳感器9、 CA相電壓傳感器IO、 BC相電壓傳感器ll、軸帶發(fā) 電機(jī)16的旋轉(zhuǎn)編碼器17，勵磁控制器8的輸出端連接接觸器2、直流補(bǔ) 償單元5和逆變單元6。接觸器2的作用是確保軸帶發(fā)電機(jī)14在起勵過程中，功率繞組15
與船舶電站12斷開，只有起勵過程完成，軸帶發(fā)電機(jī)14的功率繞組15 的輸出電壓穩(wěn)定后，才能閉合接觸器2，軸帶發(fā)電機(jī)14給船舶電站12供電。
升壓變壓器3的作用是在保持軸帶發(fā)電機(jī)14的功率繞組15的輸出電 壓為額定電壓400V的同時，提高整流回饋單元4的輸入電壓，有利于保 持直流母線電壓的穩(wěn)定。升壓變壓器3可采用自耦變壓器形式實現(xiàn)。
整流回饋單元4的作用是實現(xiàn)電能在軸帶發(fā)電機(jī)14的功率繞組15 和直流母線間的雙向流動。整流回饋單元可以把三相交流電整流成直流電 供給直流母線，進(jìn)而通過逆變單元6提供給軸帶發(fā)電機(jī)14的控制繞組16， 當(dāng)控制繞組16也向外發(fā)電時，整流回饋單元4工作在回饋模式，控制繞 組16產(chǎn)生的電能經(jīng)過逆變單元6、整流回饋單元4、升壓變壓器3回饋到 功率繞組15的三相輸出端。
直流補(bǔ)償單元5的作用是為軸帶發(fā)電機(jī)15提供起勵電源并在運(yùn)行過 程中保證直流母線的穩(wěn)定。
逆變單元6的作用是把直流母線電壓逆變成幅值、頻率、相序可調(diào)的 三相交流電壓并輸出到軸帶發(fā)電機(jī)14的三相控制繞組16。
操作面板7的作用是提供軸帶發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)1的啟動和停止信 號，勵磁控制器8接收到該信號后實現(xiàn)相關(guān)的控制。
勵磁控制器8的作用是通過控制接觸器2、直流補(bǔ)償單元5和逆變單 元6，實現(xiàn)軸帶發(fā)電機(jī)14的起勵、恒壓和恒頻控制。
三個電壓傳感器9、 10、 11的作用是為勵磁控制器8提供軸帶發(fā)電14的輸出電壓瞬時測量值，該傳感器可選用霍爾傳感器形式。
在圖2中，勵磁控制器8連接于操作面板7、 AB相電壓傳感器9、 CA相電壓傳感器IO、 BC相電壓傳感器ll、編碼器17、接觸器2、直流 補(bǔ)償單元5和逆變單元6之間。其特點是該勵磁控制器8包括起勵控制 模塊81、恒壓控制模塊82和恒頻控制模塊83。其中
起勵控制模塊81的輸入端與操作面板7的輸出端相連，起勵控制模 塊81的輸出端和接觸器2、直流補(bǔ)償單元5、恒壓控制模塊82、恒頻控 制模塊83的輸入端相連；AB相電壓傳感器9、 CA相電壓傳感器10、 BC 相電壓傳感器11的輸出端和恒壓控制模塊82的輸入端相連；編碼器17 的輸出端和恒頻控制模塊83的輸入端相連；恒壓控制模塊82、恒頻控制 模塊83的輸出端和逆變單元6的輸入端相連。
起勵控制模塊81的作用是實現(xiàn)軸帶發(fā)電機(jī)14的起勵過程，當(dāng)收到操 作面板的啟動信號后，起勵控制模塊81首先要斷開接觸器2，同時控制 直流補(bǔ)償單元為直流母線充電，然后通過恒壓控制模塊82和恒頻控制模 塊83，控制逆變單元6逐步提高勵磁電壓，使軸帶發(fā)電機(jī)14的功率繞組 15輸出電壓達(dá)到穩(wěn)定的400V，此時起勵控制模塊81閉合接觸器2，軸帶 發(fā)電機(jī)14可以給船舶電站12供電。在起勵過程中，直流補(bǔ)償單元5的輸 出電壓高于整流回饋單元4的輸出電壓，勵磁能量來自直流220V蓄電池 13，當(dāng)起勵過程完成后，整流回饋單元4的輸出電壓高于直流補(bǔ)償單元5 的輸出電壓，直流補(bǔ)償單元5不再輸出電流，勵磁能量來自軸帶發(fā)電機(jī) 14的功率繞組15。
恒壓控制模塊82的作用是保證軸帶發(fā)電機(jī)14的功率繞組15輸出電壓穩(wěn)定在額定值400V，瞬間波動小于正負(fù)10%。恒壓控制模塊通過比較 三相電壓傳感器9、 10、 11的測量值和額定400V之間的差值，調(diào)整逆變 單元6的輸出電壓幅值，來保持功率繞組15輸出電壓穩(wěn)定。
恒頻控制模塊83的作用是保證軸帶發(fā)電機(jī)14的功率繞組15輸出頻 率穩(wěn)定在額定值50Hz，頻率偏差小于0.1Hz。恒頻控制模塊通過比較編碼 器17檢測到的軸帶發(fā)電機(jī)14實際轉(zhuǎn)速和自然同步點轉(zhuǎn)速的差值，調(diào)整逆 變單元6的輸出電壓頻率，來保持功率繞組15輸出頻率穩(wěn)定。
在圖3中，直流補(bǔ)償單元5連接于直流220V蓄電池13、整流回饋單 元4、逆變單元6和勵磁控制器8之間。其特點是該直流補(bǔ)償單元5包 括升壓斬波電源51、電容儲能模塊52和充電控制模塊53。其中
升壓斬波電源51的輸入端連接到直流220V蓄電池13的輸出端；電 容儲能模塊52的輸入端連接到升壓斬波電源51的輸出端；充電控制模塊 53的輸入端與電容儲能模塊52的輸出端、勵磁控制器8的輸出端相連； 充電控制模塊53的輸出端與整流回饋單元4的輸出端、逆變單元6的輸 入端相連。
升壓斬波電源51的作用是把蓄電池組13的220V直流電，升壓到可 直接供逆變單元6工作的400V以上直流電。電容儲能模塊是為直流母線 提供尖峰功率，當(dāng)軸帶發(fā)電機(jī)14的功率繞組15輸出電壓下降時，會導(dǎo)致 直流母線電壓下降，電容儲能模塊可迅速為直流母線提供能量，保持直流 母線電壓穩(wěn)定。充電控制模塊的作用是在軸帶發(fā)電機(jī)14起勵時避免產(chǎn)生 對逆變單元6內(nèi)部的電容直接充電導(dǎo)致的瞬時大電流。
權(quán)利要求
1. 一種用于船用柴油機(jī)無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)的勵磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它連接于一個無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)的功率繞組、控制繞組、旋轉(zhuǎn)編碼器、船舶電站、船舶220V蓄電池組之間，其特征在于所述的船用無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由接觸器、升壓變壓器、整流回饋單元、直流補(bǔ)償單元、逆變單元、操作面板、勵磁控制器、AB相電壓傳感器、CA相電壓傳感器、BC相電壓傳感器組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于船用柴油機(jī)無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)的 勵磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其特征在于所述接觸器的輸入端與軸帶發(fā)電機(jī)的三 相功率繞組相連，接觸器的輸出端與船舶電站相連；升壓變壓器的輸入端 與軸帶發(fā)電機(jī)的三相功率繞組相連，升壓變壓器的輸出端與整流回饋單元 的交流輸入端相連；整流回饋單元和逆變單元的直流輸入端相連；直流補(bǔ) 償單元的輸入端和直流220V蓄電池組相連，直流補(bǔ)償單元的輸出端和逆 變單元的直流輸入端相連；逆變單元的三相交流輸出端和軸帶發(fā)電機(jī)的控 制繞組相連；勵磁控制器的輸入端連接操作面板、AB相電壓傳感器、CA 相電壓傳感器、BC相電壓傳感器、軸帶發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器，勵磁控制 器的輸出端連接接觸器、直流補(bǔ)償單元和逆變單元。
3. —種控制權(quán)利要求1所述船用柴油機(jī)無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)勵磁控 制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于1)起勵方法無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)在船用柴油機(jī)軸帶低速牽引下進(jìn) 行起勵發(fā)電時，勵磁控制器斷開接觸器，使得發(fā)電機(jī)功率繞組與電氣負(fù)載 斷開，船上的直流220V蓄電池組經(jīng)過直流補(bǔ)償單元和逆變單元為發(fā)電機(jī)的控制繞組提供勵磁電流，實現(xiàn)起勵，當(dāng)發(fā)電機(jī)空載輸出電壓穩(wěn)定后，勵 磁控制器閉合接觸器，接入電氣負(fù)載，此時直流母線電壓高于直流補(bǔ)償單 元的輸出電壓，直流補(bǔ)償單元自動切除，此時勵磁控制系統(tǒng)用軸帶發(fā)電機(jī) 所發(fā)出的電對軸帶發(fā)電機(jī)進(jìn)行勵磁，起勵過程完成；2) 恒頻方法勵磁控制器根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼器對應(yīng)的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速，實時調(diào)節(jié)逆變單元的輸出電壓頻率，使發(fā)電機(jī)輸出交流電頻率保持在50Hz，逆變單元的輸出電壓頻率正比于發(fā)電機(jī)實際轉(zhuǎn)速和自然同步點轉(zhuǎn)速的差， 當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速高于自然同步點轉(zhuǎn)速時，勵磁控制器控制逆變單元輸出正相序；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速低于自然同步點轉(zhuǎn)速時，勵磁控制器控制逆變單元輸出 反相序；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速在自然同步點轉(zhuǎn)速時，為使發(fā)電機(jī)輸出交流電頻率 保持在50Hz，逆變單元的輸出頻率應(yīng)為0Hz，而這會給逆變單元帶來較 大的損耗，所以勵磁控制器控制逆變單元輸出lHz，通過偏頻減少逆變單 元損耗；3) 恒壓方法勵磁控制器根據(jù)電壓傳感器對應(yīng)的發(fā)電機(jī)輸出電壓值 和當(dāng)前勵磁電流頻率，實時調(diào)節(jié)逆變單元的輸出電壓幅值，使發(fā)電機(jī)功率 繞組的輸出交流電有效值保持在400V;4) 欠壓保護(hù)方法當(dāng)負(fù)載突加造成直流母線電壓過低時，直流補(bǔ)償單元的輸出電壓高于直流母線電壓，直流補(bǔ)償單元自動切入，使逆變單元 保持正常工作狀態(tài)，同時，勵磁控制器控制逆變單元提高輸出電壓幅值， 使發(fā)電機(jī)輸出電壓升高到正常設(shè)定值，此時直流母線電壓也相應(yīng)升高，當(dāng)直流母線電壓高于直流補(bǔ)償單元的輸出電壓時，直流補(bǔ)償單元自動切除；5) 過壓保護(hù)方法當(dāng)船用柴油機(jī)軸帶高速牽引無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)，直流母線電壓值高于整流回饋單元的回饋開啟電壓值時，整流回饋單元自 動將直流母線電容儲存剩余能量釋放回饋給無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)輸出端， 使直流母線電壓不會過高以至于逆變單元不能正常工作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于船用柴油機(jī)無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制方法，該船用無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)勵磁控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括接觸器、升壓變壓器、整流回饋單元、直流補(bǔ)償單元、逆變單元、操作面板、勵磁控制器、AB相電壓傳感器、CA相電壓傳感器、BC相電壓傳感器；基于該控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的控制方法，可以實現(xiàn)船用無刷雙饋軸帶發(fā)電機(jī)的起勵、恒壓控制、恒頻控制、欠壓保護(hù)和過壓保護(hù)。
文檔編號H02P9/48GK101510747SQ20091006129
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者張幫發(fā), 忻時威, 斌 李, 舒迪憲, 武 艾, 冰 陳, 韋忠朝 申請人:華中科技大學(xué);中國長江航運(yùn)集團(tuán)電機(jī)廠