第02章+船舶同步发电机的并联运行.ppt

1、第二章船舶同步发电机的并联运行概要并联运行： 2台以上的发电机通过共同母线向全船负荷提供电力，这就是通常所说的并联运行。 多单元并行优势：1)由于船舶运行状况变化多，耗电量变化也大。 例如，船舶在停泊和装卸两种不同的驾驶状况下工作时，耗电量可能有8倍以上的不同。 采用2台以上的小容量的发电机，根据负载的大小改变运行方式，使发电机始终维持最佳的运行状态(额定负载下运行效率最高)的3正确同步法(准同步法)正确同步法是现在船舶上普遍采用的合并方法，合并单元和运行单元双方的电压、频率通常，船上采用的手动并行车、粗同步电抗器并行车或自动并行车属于该并行车方法。 自同步法：原动机使未被励磁的发电机的转速接

2、近同步转速，即接通发电机的主开关，立即对发电机施加励磁，通过单元间的自行作用引入同步，使发电机和电力系统并联运行。双船舶同步发电机准同步并网1准同步并网条件对于三相交流同步发电机准同步并网，理想情况下满足以下三个条件：1)从属并网单元的电压与运行单元(或电网)的电压大小相等：2)等待单元的频率与运行单元(或电网)的频率值并车操作是指检测并发龟单元的电压、频率、相位并进行调整，在满足上述3个条件的瞬间通过发电机主开关的接通、接通，投入电网。 由此，能够保证并车接通时没有冲击电流。 并行可以保持稳定的同步运行。 4 )因为顺序一致，安装满足，所以稍微分析一下满足这三个条件的理由，如果不满足的话，会

3、有什么结果呢？ 1假设待机单元和运行单元的频率相等，初始相位相同，但电压的大小不同，待机机的电压比运行单元(电网)的电压大，DW开关和静电触头之间有电压u，此时接通，2台发电机之间产生环流IPH，2 IPH=U/j (X1 X 2) IPH-相位延迟U 90 -无效性的电流环流IPH对两发电机均压作用(1) IPH与I2同相。 由电枢反应的理论可知，发电机F2相当于增加感应性的负载电流，引起减磁性的电枢反应，减少发电机的端子电压。 (2)对于运转发电机F1来说，IPH与I1反相，即IPH与I1同相，相当于使发电机F1增加电容性电流输出，电枢反应的性质为增磁效果。 因此，增大F1的端子电压，最后

4、，使2台发电机并联运行到相同的电压u，设为U1UU2。 如上所述，当频率相同、初始相位相同、电压不同时，两台发电机和车在两个单元之间产生无效的环流，这种环流对两台发电机起到均压的作用，也称为平衡电流。 但是，由于发电机并丰瞬间出现的等值电抗小，所以在电压差大时进行并车操作，在接通瞬间产生大的冲击电流。 比稳定的环流大得多。 这是因为稳定的环流基本上由两台发电机的同步电抗决定，同步电抗远大于发电机在并车瞬间出现的等值电抗。 过大的冲击电流对发电机和电力系统都不利，IPH过大： (1)电磁力IPH的平方容易损坏母线；(2)冲击扭矩过大；(3)跳闸(并车失败)，因此在规范中规定，并车操作中的电压差不

5、要超过10 2 )假定待机单元和运行单元的电压相等，频率相等，但初始相位角不同，0不为零。如果此时接通，则刀片开关Dw的可动触头之间依然存在电压差u，仍然产生平衡电流IPH，但由于与U1、U2的夹角不再是90，而是/2，因此该平衡电流IPH不再是纯无效的性质。 关于并联发电机F2，能够将IPH分解为2个成分(有效成分IPHP、无效成分IPHq) IPHP与U2同相，为了使表示该有效成分对并联发电机输出有效功率(发电机作用)、转速降低的发电机F1运行，需要使IPH与I1同相， 将-IPH分解为两个成分(有效成分IPHP、无效成分IPHq )，IPHP与U1反相，有效成分使发电机F1吸收有效电力(

6、电动机作用)，转速上升，最终并联单元相位一致而进入同步运转，无效成分IPHq， IPHq的电枢反应性质为去磁效应(相当于延迟各自的电压90，增加感应性负载)，使电网电压稍微减小，由于这两个无效电流的大小相等，作用的结果，两台发电机电压不能产生差异。 同样，相位差不要规定得太大(IPH 0)。 一般的相位差在15以内。 3 )假定待机单元和运行单元的电压相等，初始相位相同，但是频率不同。 同2 )产生自步作用，试图克服两机转速的差异，能够拉进同步吗？ (1)频率差不太大，自步作用在180以内时，WS=0，衰减振荡几次后就可以引入同步；(2)频率差过大时，自步作用在180以内时，WS=0，不足以进

7、行失步。 规范规定，一般频率差可以在1%以内。二级发电机并行车步和检测单元1手动准同步并行车步(流程图) (同步表的使用)检测2频率差、相位差的方法：在同步指示灯法用指示灯检查相位是否一致，根据指示灯的连接方式，可分为明暗法和灯光旋转法。 (1)灯光明暗法：将3个(也可以仅是2个)显示灯L1、L2、L3在开关的两端分别与发电机和网格的对应相连接。 各灯两端的电压是各对应相间的电压差u，如并车条件的研究所说明的那样，如果存在电压差、频率差、相位差，则在发电机主开关的两端出现电压差，3个灯点亮。 由于施加于灯的电压的大小根据相位差而变化，所以3个显示灯随着相位差的变化而同时变亮或变暗。 频率差越大

8、，灯的亮度、暗度的变化越快。 频率差越小，灯的亮度、暗度的变化越慢。 同步标志：灯光明亮、暗变化缓慢、灯完全熄灭时，正好相位完全一致时，即并车操作中需要捕捉的接通时刻。 (2)灯旋转法：如图(b )那样配线灯。 在待机发电机的频率f1高于栅格频率fw时，它们之间的相对运动的角速度为2(f1-fw )。 如图(c )所示，当使电网电压矢量静止时，待机发电机电压矢量为频率差角速度ws2(f1-fw )。 反时针旋转。 关于3个灯的熄灭顺序，与L1-L2-L3-L1相反，在待机发电机的频率f1比网格频率fw低的情况下，3个灯的熄灭顺序根据成为l1-l3-l2-的灯的旋转方向和速度来判别频率差的方向和

9、大小，判别频率预设同步标志：灯停止旋转，L1灯完全熄灭，L2、L3的亮度相同。 (灯光明暗法只能分辨大小)，3 )同步表进行准同步并车：同步指示灯作为辅助并车的指示，在实船上主要采用整步表指示待机和电网的电压相位差、频率差及其方向。粗同步并车法：使用电抗器限制冲击电流，保证牵引同步的并车法。(条件缓和)并行电抗器：功能：限流，=180点并行，将IPH限制为Ie(1.2-1.8Ie ) (由于粗同步电抗器也是以短时间动作制进行设定，所以并行车完成后，必须切除的粗同步并行车的实际配线分析，第三节船舶同步发电机准同步自动并行自动并行车装置的功能和构成功能： (1)频差方向的鉴别，检测并行发电机和电网

10、电压的频差，根据频差方向自动向并行单元发出增速或减速信号。 使合并单元的频率接近电网的频率，建立会门条件。 (频率预设) (2)鉴别接通条件，设置一个接通门，检测三个条件(3)接通时刻，考虑主开关固有的动作时间，并据此提前发出指令。 参照方框图，二脉动电压与其汽车并联条件的关系1脉动电压的形成所谓脉动电压，是指待机发电机电压频率与电网电压频率不一致但没有大的差别，发电机电压与电网电压振幅相等这两个交流电压的差。 假设待机发电机和电网电压分别为u1=Um sinw1t u2=Um sinw2t，则脉动电压的瞬时值为usu1- u2=um (sin w1t-sin w2t )=2um sin (w

11、1- w2) t/2，脉动电压的瞬时值波形为实线部分，虚线为脉动电流在自动并行车装置中，最实用的是脉动电压振幅变化规律。 通过对Us进行整流(取正的半波)、滤波(切断(w1 w2)的高次谐波部分)，从1、2两端得到的电压波形成为脉冲电压振幅变化曲线的正的半波部分。 其公式中，us2um sin (w1- w2) t/2=2umsinwst/2=2um sin/2=wst0(相位角，0为初始相位角) 2脉动电压的性质脉动电压的周期为TS，脉动电压与并行车的3个条件的关系：1)脉动电压过零因此，脉动电压过零时，请闭合主开关。 2 )脉动周期TS足够长，表示频率差在允许范围内。 (准同步并车的三个条

12、件可以由以上两个条件代替)，三准同步并车装置分类自动准同步并车装置可以分为两种，一定越前时间的像自动并车装置这样的装置保证在规定的越前时间发出接通脉冲。 2使越前角一定的汽车并车装置这样的装置，以规定的越前角产生接通脉冲。 此时的越前时间不是由决定的数值，而是由并车时的角频率差决定的。 这种装置在原理上不保证完全准确地实现准同步并行车的条件。 在发电机主开关的接通时间少的情况下，比较简单的一定越前角的并丰装置成功。 但是，接通时间一长，就不允许采用一定的越前角的并车装置。 四自动准同步并行车装置的典型环节技术方案和原理分析一差频三角波电压的形成自动并行车装置主要通过对脉动电压进行各种检测和调整

13、来实现对并行车三个条件的要求，如何获得理想的脉动电压是自动并行车装置的重要环节。 正弦形脉动电压的形成是，发电机电压和栅极电压的值相等，仅在频率接近的情况下，正弦形脉动电压过零。 否则，如果两个电压值不同，脉动电压不为零，原来的过零电压上升1个电平，影响自动井车装置的可靠动作。 实际上，使用脉动三角波电压提供给检测链路的脉动三角波电压与正弦形脉动电压频率相同，脉动电压US与相位角呈线性关系，不受电压差和波形失真的限制。电路及分析特征：1)三角波的周期与正弦波脉动电压相同2 )当备用电压与电网电压同相时，对应于三角波的零点，当备用电压与电网电压反相时，对应于三角波的顶点，相敏电路原理的差频三角波

14、电压一般来自相敏电路，相敏电路的基本功能是相位a )原理图b )输出波形图c )各点波形图、2频差符号识别及频率预调频差方向识别链接功能：判别频差的正负，频率预调(脉冲/连续) (频率预调) a两脉压信号比较法b三脉压识别法(判断三脉压过零顺序不同的频差方向) c模拟比较法ua=r2/R1 (U2-u1 )=R2/r1k (ff-fw )=R2/r1kf， 允许接通频率差检测(f=)检测瞬时频率差的频率差三角波的(0)区间中的直线方程式是，us=2UMT/tsud=dus/dt=2um/ts=umws/ws=kud为某标准电平(反映最大允许接通频率差)的b全脉冲周期检测法c 从上式可知，脉冲电

15、压Us2Um sinwst/2=2Um sin/2的任意一个Us值都总是与一定大小的角对应，因此，为了得到一定的过前角q，只要检测与q对应的脉冲电压值即可。 在相同的脉冲电压瞬时值Us时，监视器的检测具有与其对应的2个角(q和q )，其中只有q是重叠时刻之前的相角，满足要求。 因此，在设定修正电路时，必须在凸轮的输出电路的后级加上单向微分电路，使得只能检测出单向的脉冲，即越前相位角信号，只有负脉冲(即一定越前相位角信号)启动接通控制电路。 (2)一定越前角的调整：为了使主开关的可动、静触头恰好在待机机和电网电压相位重合时闭合，一定越前角q的大小，在q=Wsy t Kd式中： Wsy容许频率差角频率tKd主开关接通固有动作时间。 换算成频率差的表达式： q=2 fy tKd (以弧度表示)=360 fy tKd (以角度表示)例如，允许频率差调整为025Hz，开关的固有动作时间为01s，总是超过前相角q 360 025 0 19。 或q 2 025 0 10 05 (弧度)。 由此可知，可以根据发电机主开关的接通动作时间和容许频率差的数值来调整q。 4一