船舶同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì)船舶同步發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)設(shè)計(jì) 2015/04/13 自動(dòng)化應(yīng)用雜志2015年第三期1勵(lì)磁系統(tǒng)的典型形式1.1他勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)他勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)原理如圖1所示。交流主勵(lì)磁機(jī)（ACL）和交流副勵(lì)磁機(jī)（ACFL）都與發(fā)電機(jī)同軸。副勵(lì)磁機(jī)采用自勵(lì)式，副勵(lì)磁機(jī)輸出電壓經(jīng)整流后向其勵(lì)磁繞組供電。1.2自勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)自勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)沒有副勵(lì)磁機(jī)，交流勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁電源由發(fā)電機(jī)出口電壓經(jīng)勵(lì)磁變壓器后獲得，自動(dòng)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器控制可控硅磚觸發(fā)角，以調(diào)節(jié)交流勵(lì)磁機(jī)勵(lì)磁電流，交流勵(lì)磁機(jī)輸出電壓經(jīng)硅二極管整流后接至發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。其原理如圖2所示。交流主勵(lì)磁機(jī)經(jīng)過可控硅整流裝置向發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路提供勵(lì)磁電流；自動(dòng)勵(lì)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(lì)磁系統(tǒng)無論是他勵(lì)還是自勵(lì)交流勵(lì)磁系統(tǒng)，都采用靜止的勵(lì)磁機(jī)電樞和整流裝置，并且沒有采用機(jī)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(jī)構(gòu)將靜止的勵(lì)磁系統(tǒng)與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子回路相連，由于滑環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)需要摩擦接觸，電刷滑環(huán)機(jī)構(gòu)是系統(tǒng)最薄弱的環(huán)節(jié)。隨著船舶同步發(fā)電機(jī)組功率的增加，電樞電流也將大大增加，可能會(huì)導(dǎo)致部分電刷滑環(huán)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)過熱和冒火的現(xiàn)象。由于無刷勵(lì)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(gè)系統(tǒng)的可靠性，其原理如圖3所示。船舶同步發(fā)電機(jī)無刷勵(lì)磁系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)、整流器和控制器組成。勵(lì)磁機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)子回路，作為發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流。由于勵(lì)磁機(jī)電樞、整流器和發(fā)電機(jī)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(lì)磁系統(tǒng)的運(yùn)行更可靠。其不足之處在于：存在同軸勵(lì)磁機(jī)而使發(fā)電機(jī)的軸向尺寸增加，勵(lì)磁機(jī)具有較大的電磁慣性，動(dòng)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(lì)磁系統(tǒng)靜止勵(lì)磁系統(tǒng)采用自勵(lì)系統(tǒng)，取消了勵(lì)磁機(jī)，將勵(lì)磁變壓器接在發(fā)電機(jī)端口，用發(fā)電機(jī)自身端電壓來進(jìn)行勵(lì)磁，故這種勵(lì)磁方式稱為自勵(lì)。與采用勵(lì)磁機(jī)的勵(lì)磁方式相比，在自勵(lì)系統(tǒng)中，勵(lì)磁變壓器、整流器等都是靜止元件。靜止勵(lì)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(gè)參數(shù)來進(jìn)行的：（1）按照電壓偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，系統(tǒng)的輸出只與發(fā)電機(jī)端電壓偏差（U）有關(guān)，而不考慮產(chǎn)生擾動(dòng)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(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的過程呈現(xiàn)出周期性的振蕩，因此動(dòng)態(tài)特性較差。（2）按照負(fù)載電流大小及相位進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，系統(tǒng)只需要預(yù)先辨別出負(fù)載電流大?。↖）及相位（）變化對(duì)發(fā)電機(jī)端電壓產(chǎn)生影響的規(guī)律，然后按此規(guī)律調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，以補(bǔ)償發(fā)電機(jī)的需要，就能夠使發(fā)電機(jī)端電壓維持在允許范圍內(nèi)。但是該調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速或外界溫度變化等其他擾動(dòng)引起的電壓偏差無法響應(yīng)，因此靜態(tài)特性較差。由以上分析可知，如果將按發(fā)電機(jī)端電壓偏差調(diào)節(jié)和按負(fù)載電流大小及相位進(jìn)行補(bǔ)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(dòng)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(lì)磁變壓器輸出的電壓分量與勵(lì)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(jī)勵(lì)磁繞組，從而構(gòu)成交流側(cè)疊加的相復(fù)勵(lì)方式。勵(lì)磁變壓器ZB串聯(lián)一個(gè)電抗器X之后與勵(lì)磁變流器GLH并聯(lián)，經(jīng)硅整流橋GZ整流后，供給發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁繞組。當(dāng)發(fā)電機(jī)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，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(lì)磁方式具有相復(fù)勵(lì)作用。3結(jié)語船舶同步發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)對(duì)維持船舶電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著十分重要的作用，優(yōu)良的勵(lì)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(shí)，勵(lì)磁系統(tǒng)性能的提高對(duì)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(yùn)職業(yè)學(xué)院 上一個(gè)文章： 變頻恒壓供水系統(tǒng)應(yīng)用下一個(gè)文章： 壓縮機(jī)組油泵應(yīng)急電源的應(yīng)用