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1、船舶同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)設(shè)計船舶同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)設(shè)計 2015/04/13 自動化應(yīng)用雜志2015年第三期1勵磁系統(tǒng)的典型形式1.1他勵交流勵磁系統(tǒng)他勵交流勵磁系統(tǒng)原理如圖1所示。交流主勵磁機（ACL）和交流副勵磁機（ACFL）都與發(fā)電機同軸。副勵磁機采用自勵式，副勵磁機輸出電壓經(jīng)整流后向其勵磁繞組供電。1.2自勵交流勵磁系統(tǒng)自勵交流勵磁系統(tǒng)沒有副勵磁機，交流勵磁機的勵磁電源由發(fā)電機出口電壓經(jīng)勵磁變壓器后獲得，自動勵磁調(diào)節(jié)器控制可控硅磚觸發(fā)角，以調(diào)節(jié)交流勵磁機勵磁電流，交流勵磁機輸出電壓經(jīng)硅二極管整流后接至發(fā)電機轉(zhuǎn)子。其原理如圖2所示。交流主勵磁機經(jīng)過可控硅整流裝置向發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路提供勵磁電流

2、；自動勵磁調(diào)節(jié)器控制可控硅的觸發(fā)角，調(diào)整其輸出電流。1.3無刷勵磁系統(tǒng)無論是他勵還是自勵交流勵磁系統(tǒng)，都采用靜止的勵磁機電樞和整流裝置，并且沒有采用機械式換向器，而是用硅整流元件或可控硅來代替。但是，該系統(tǒng)的不足之處在于需要通過電刷滑環(huán)機構(gòu)將靜止的勵磁系統(tǒng)與發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路相連，由于滑環(huán)轉(zhuǎn)動時需要摩擦接觸，電刷滑環(huán)機構(gòu)是系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)。隨著船舶同步發(fā)電機組功率的增加，電樞電流也將大大增加，可能會導(dǎo)致部分電刷滑環(huán)機構(gòu)出現(xiàn)過熱和冒火的現(xiàn)象。由于無刷勵磁系統(tǒng)沒有任何摩擦接觸部件，因此可以很好地解決這一問題，從而提高整個系統(tǒng)的可靠性，其原理如圖3所示。船舶同步發(fā)電機無刷勵磁系統(tǒng)由發(fā)電機、勵磁機、整流器

3、和控制器組成。勵磁機采用旋轉(zhuǎn)電樞式，發(fā)出的三相交流電經(jīng)旋轉(zhuǎn)的二極管整流橋模塊整流后，直接送入發(fā)電機轉(zhuǎn)子回路，作為發(fā)電機的勵磁電流。由于勵磁機電樞、整流器和發(fā)電機轉(zhuǎn)子都在同一根軸上旋轉(zhuǎn)，所以它們之間沒有電刷和滑環(huán)等摩擦接觸部件。正因如此，無刷勵磁系統(tǒng)的運行更可靠。其不足之處在于：存在同軸勵磁機而使發(fā)電機的軸向尺寸增加，勵磁機具有較大的電磁慣性，動態(tài)特性較差，以及轉(zhuǎn)子電流、電壓及溫度不便直接測量等。2靜止勵磁系統(tǒng)靜止勵磁系統(tǒng)采用自勵系統(tǒng)，取消了勵磁機，將勵磁變壓器接在發(fā)電機端口，用發(fā)電機自身端電壓來進行勵磁，故這種勵磁方式稱為自勵。與采用勵磁機的勵磁方式相比，在自勵系統(tǒng)中，勵磁變壓器、整流器等都是

4、靜止元件。靜止勵磁系統(tǒng)的調(diào)節(jié)方法，一般都是按照電壓偏差（U）、負(fù)載電流（I）和電流相位（）這三個參數(shù)來進行的：（1）按照電壓偏差進行調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)的輸出只與發(fā)電機端電壓偏差（U）有關(guān)，而不考慮產(chǎn)生擾動的原因。該調(diào)節(jié)方式的靜態(tài)特性和調(diào)整精度都較好，而動態(tài)調(diào)節(jié)的過程呈現(xiàn)出周期性的振蕩，因此動態(tài)特性較差。（2）按照負(fù)載電流大小及相位進行調(diào)節(jié)時，系統(tǒng)只需要預(yù)先辨別出負(fù)載電流大小（I）及相位（）變化對發(fā)電機端電壓產(chǎn)生影響的規(guī)律，然后按此規(guī)律調(diào)節(jié)勵磁電流，以補償發(fā)電機的需要，就能夠使發(fā)電機端電壓維持在允許范圍內(nèi)。但是該調(diào)節(jié)系統(tǒng)對于發(fā)電機轉(zhuǎn)速或外界溫度變化等其他擾動引起的電壓偏差無法響應(yīng)，因此靜態(tài)特性較差。由

5、以上分析可知，如果將按發(fā)電機端電壓偏差調(diào)節(jié)和按負(fù)載電流大小及相位進行補償調(diào)節(jié)兩種方式相結(jié)合，既能保證靜態(tài)特性，又能兼顧動態(tài)特性，可以獲得較好的調(diào)節(jié)效果，其原理如圖4所示。勵磁變壓器輸出的電壓分量與勵磁變流器輸出的電流分量先在交流側(cè)疊加，再經(jīng)過整流器整流后供給發(fā)電機勵磁繞組，從而構(gòu)成交流側(cè)疊加的相復(fù)勵方式。勵磁變壓器ZB串聯(lián)一個電抗器X之后與勵磁變流器GLH并聯(lián)，經(jīng)硅整流橋GZ整流后，供給發(fā)電機的勵磁繞組。當(dāng)發(fā)電機負(fù)載發(fā)生變化時，例如電流增大或功率因數(shù)降低，則加到可控硅整流橋上的陽極電壓增大，故這種勵磁方式具有相復(fù)勵作用。3結(jié)語船舶同步發(fā)電機的勵磁系統(tǒng)對維持船舶電力系統(tǒng)的正常運行起著十分重要的作用，優(yōu)良的勵磁控制系統(tǒng)能夠提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，保證船舶正常航行。同時，勵磁系統(tǒng)性能的提高對維持和改善電力系統(tǒng)性能有著決定性意義。作者：劉磊郭國杰單位：天津海運職業(yè)學(xué)院 上一個文章： 變頻恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用下一個文章： 壓縮機組油泵應(yīng)急電源的應(yīng)用