第八章船舶電站控制與管理技術

1、船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室第第8章章 同步發(fā)電機電壓及無功功率自動調整同步發(fā)電機電壓及無功功率自動調整8.1 8.1 勵磁自動調整裝置概述勵磁自動調整裝置概述 8.2 8.2 勵磁自動調整裝置的分類勵磁自動調整裝置的分類8.3 8.3 勵磁自動調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)原理勵磁自動調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)原理8.4 8.4 自動電壓調節(jié)器自動電壓調節(jié)器8.5 8.5 自勵同步發(fā)電機起壓條件自勵同步發(fā)電機起壓條件8.6 8.6 不可控相復勵自勵調壓裝置不可控相復勵自勵調壓裝置8.7 8.7 可控相復勵自勵調壓裝置可控相復勵自勵調壓裝置8.8 8

2、.8 晶閘管勵磁自動調整裝置晶閘管勵磁自動調整裝置8.9 8.9 并聯(lián)運行同步發(fā)電機之間無功功率的分配并聯(lián)運行同步發(fā)電機之間無功功率的分配8.10 8.10 無刷同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)典型電路分析一無刷同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)典型電路分析一8.11 8.11 無刷同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)典型電路分析二無刷同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)典型電路分析二船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.1 勵磁自動調整裝置概述勵磁自動調整裝置概述8.1.1 勵磁自動調整裝置的作用勵磁自動調整裝置的作用 在船舶電力系統(tǒng)正常運行工況下，維持電網(wǎng)電壓在某一在船舶電力系統(tǒng)正常運行工

3、況下，維持電網(wǎng)電壓在某一容許范圍內(nèi)。容許范圍內(nèi)。 在船舶同步發(fā)電機并聯(lián)運行時，合理分配發(fā)電機間的無在船舶同步發(fā)電機并聯(lián)運行時，合理分配發(fā)電機間的無 功功率。功功率。 在船舶電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，有強行勵磁功能，加速短在船舶電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，有強行勵磁功能，加速短路后恢復速度，保持電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和繼電器保護路后恢復速度，保持電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和繼電器保護裝置動作的可靠性。裝置動作的可靠性。 船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.1.2 勵磁自動調整裝置的技術指標勵磁自動調整裝置的技術指標在負載變動時，勵磁調壓裝置維持發(fā)電機

4、端電壓的恒定存在在負載變動時，勵磁調壓裝置維持發(fā)電機端電壓的恒定存在一個調整過程，如一個調整過程，如圖圖8.1所示。所示。 m inF0FO0m axm in圖 8.1 電 壓 調 整 過 程 曲 線Nm ax船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室為了保證供電質量，電壓調整必須滿足兩個基本技術指標為了保證供電質量，電壓調整必須滿足兩個基本技術指標靜態(tài)靜態(tài)(穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài))指標和動態(tài)指標和動態(tài)(瞬態(tài)瞬態(tài))指標的要求。指標的要求。發(fā)電機穩(wěn)態(tài)電壓變化率。發(fā)電機穩(wěn)態(tài)電壓變化率。 我國鋼質海船入級規(guī)范中對穩(wěn)態(tài)指標規(guī)定為：我國鋼質海船入級規(guī)范中對穩(wěn)態(tài)

5、指標規(guī)定為：“交流發(fā)電機交流發(fā)電機連同連同其勵磁系統(tǒng)，應能在負載自空載至額定負載范圍內(nèi)，且其功其勵磁系統(tǒng)，應能在負載自空載至額定負載范圍內(nèi)，且其功率率因數(shù)為額定值情況下，保持其穩(wěn)態(tài)電壓的變化值在額定電壓因數(shù)為額定值情況下，保持其穩(wěn)態(tài)電壓的變化值在額定電壓的的2.5以內(nèi)。應急發(fā)電機可允許為以內(nèi)。應急發(fā)電機可允許為3.5以內(nèi)。以內(nèi)?！?100)(%minmaxNNUUUUU或船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室2. 發(fā)電機動態(tài)特性發(fā)電機動態(tài)特性 鋼質海船入級規(guī)范鋼質海船入級規(guī)范對并聯(lián)運行的各交流發(fā)電機組的無對并聯(lián)運行的各交流發(fā)電機組的

6、無功功率的分配要求為：功功率的分配要求為：“并聯(lián)運行的各交流發(fā)電機組均應并聯(lián)運行的各交流發(fā)電機組均應能穩(wěn)定運行，且當負載在總額定負載的能穩(wěn)定運行，且當負載在總額定負載的20100范圍內(nèi)范圍內(nèi)變化時，各機組所承擔的無功負載與總無功負載按機組定變化時，各機組所承擔的無功負載與總無功負載按機組定額比例分配值之差，應不超過下列數(shù)值中的較小者：（額比例分配值之差，應不超過下列數(shù)值中的較小者：（1）最大機組額定無功功率的最大機組額定無功功率的10；（；（2）最小機組額定無功）最小機組額定無功功率的功率的25。”%100)(%0minmaxNdUUUUU或船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機

7、學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室從使用的勵磁自動調整裝置的工作原理上來分，大致有從使用的勵磁自動調整裝置的工作原理上來分，大致有下下列幾類：列幾類：8.2 勵磁自動調整裝置的分類勵磁自動調整裝置的分類 不可控相復勵自勵裝置；不可控相復勵自勵裝置；可控相復勵自勵裝置；可控相復勵自勵裝置；可控硅勵磁自動調整裝置；可控硅勵磁自動調整裝置；用于無刷發(fā)電機的勵磁自動調整裝置；用于無刷發(fā)電機的勵磁自動調整裝置；用于諧波勵磁發(fā)電機的勵磁自動調整裝置。用于諧波勵磁發(fā)電機的勵磁自動調整裝置。船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室盡管同

8、步發(fā)電機各種勵磁調整方式和工作原理有所不同，盡管同步發(fā)電機各種勵磁調整方式和工作原理有所不同，但是它們的勵磁調整方法大都是按照電壓偏差（但是它們的勵磁調整方法大都是按照電壓偏差（U U）、負）、負載電流（載電流（I）、電流相位（）、電流相位（）這三個原則來實現(xiàn)的。從這）這三個原則來實現(xiàn)的。從這一點出發(fā)，又可分為：一點出發(fā)，又可分為：按電壓偏差調整；按電壓偏差調整；按電流大小調整；按電流大小調整；按電流大小及相位調整；按電流大小及相位調整；按電壓偏差、電流大小調整；按電壓偏差、電流大小調整；按電壓偏差、電流大小及相位調整。按電壓偏差、電流大小及相位調整。船舶電站控制與管理技術 2022-4-29

9、課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室同步發(fā)電機是由直流電流勵磁建立磁場，需要提供直流同步發(fā)電機是由直流電流勵磁建立磁場，需要提供直流勵磁電源。把原動機的機械能轉換成直流電能的裝置稱勵磁電源。把原動機的機械能轉換成直流電能的裝置稱為換能器。按換能器類型分類有：為換能器。按換能器類型分類有：1.旋轉電機勵磁系統(tǒng)旋轉電機勵磁系統(tǒng)勵磁機有兩種：直流勵磁機和交流勵磁機。目前船舶大勵磁機有兩種：直流勵磁機和交流勵磁機。目前船舶大多采用交流勵磁機勵磁系統(tǒng)。多采用交流勵磁機勵磁系統(tǒng)。2.靜止勵磁系統(tǒng)靜止勵磁系統(tǒng) 早期的發(fā)電機采用直流勵磁機勵磁系統(tǒng)，以后曾一度采早期的發(fā)電機采用直流勵磁機勵

10、磁系統(tǒng)，以后曾一度采用靜止勵磁系統(tǒng)即自勵恒壓發(fā)電機。現(xiàn)在都采用無刷勵用靜止勵磁系統(tǒng)即自勵恒壓發(fā)電機?，F(xiàn)在都采用無刷勵磁發(fā)電機。磁發(fā)電機。船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室無論是旋轉電機勵磁還是靜止勵磁系統(tǒng)都是控制同步發(fā)電無論是旋轉電機勵磁還是靜止勵磁系統(tǒng)都是控制同步發(fā)電機的勵磁電流。通常按調節(jié)原理可分為三類：按機端電壓機的勵磁電流。通常按調節(jié)原理可分為三類：按機端電壓偏差調節(jié)、按負載電流大小及相位進行補償和綜合調節(jié)即偏差調節(jié)、按負載電流大小及相位進行補償和綜合調節(jié)即既按負載電流大小及相位進行補償又按機端電壓偏差調節(jié)。既按負載電流

11、大小及相位進行補償又按機端電壓偏差調節(jié)。8.3 勵磁自動調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)原理勵磁自動調節(jié)系統(tǒng)的調節(jié)原理 勵磁自動調節(jié)系統(tǒng)（以下稱調節(jié)系統(tǒng)）的被調量是發(fā)電機勵磁自動調節(jié)系統(tǒng)（以下稱調節(jié)系統(tǒng)）的被調量是發(fā)電機的機端電壓的機端電壓U，由于發(fā)電機的負載電流大小及其相位變化，由于發(fā)電機的負載電流大小及其相位變化引起引起U的變化，調節(jié)系統(tǒng)的任務是要把被調量調到所要求的變化，調節(jié)系統(tǒng)的任務是要把被調量調到所要求的值上。的值上。船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室a無差的；b有差的baNGN圖8.2 調節(jié)特性曲線a, b：調節(jié)特性曲線：調節(jié)特性曲線

12、a：把電壓調回到原來的值上：把電壓調回到原來的值上,它的特性可用一條平行橫軸它的特性可用一條平行橫軸的直線表示，的直線表示，無差特性無差特性b：把電壓調節(jié)到給定值上，：把電壓調節(jié)到給定值上，即在即在IN處把電壓調到處把電壓調到 UG，有差特性有差特性船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室被調量電壓被調量電壓U隨負載電流隨負載電流I的變化而變化的程度稱為調差系數(shù)的變化而變化的程度稱為調差系數(shù)或調差程度，用調節(jié)特性的斜率來表示：或調差程度，用調節(jié)特性的斜率來表示：NGcNtanUUKaU（8.38.3）式中：式中：UN為為I0時的額定值

13、；時的額定值；UG為為 I = IN時被調量的實際時被調量的實際值；值；KC為調差系數(shù)為調差系數(shù)。為了方便計算，一般用百分比來表示：為了方便計算，一般用百分比來表示：NGcN100%UUKU（8.48.4）船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室調節(jié)系統(tǒng)在發(fā)電機單機運行時要維持機端電壓在一定水平調節(jié)系統(tǒng)在發(fā)電機單機運行時要維持機端電壓在一定水平上，在并聯(lián)運行時要實現(xiàn)無功功率的分配調節(jié)。調差系數(shù)上，在并聯(lián)運行時要實現(xiàn)無功功率的分配調節(jié)。調差系數(shù)在單機運行時表現(xiàn)為負載變化時的電壓調節(jié)精度，即穩(wěn)態(tài)在單機運行時表現(xiàn)為負載變化時的電壓調節(jié)精度，

14、即穩(wěn)態(tài)電壓調整率，它表示在沒有無功電流反饋作用下，原動機電壓調整率，它表示在沒有無功電流反饋作用下，原動機轉速和發(fā)電機功率因數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)變化，負載從零增加轉速和發(fā)電機功率因數(shù)在規(guī)定范圍內(nèi)變化，負載從零增加到額定值時機端電壓的變化率。對主發(fā)電機，規(guī)范要求在到額定值時機端電壓的變化率。對主發(fā)電機，規(guī)范要求在2.5以內(nèi)，帶以內(nèi)，帶 AVR的調節(jié)系統(tǒng)可以達到的調節(jié)系統(tǒng)可以達到1以內(nèi)。單機運以內(nèi)。單機運行時要求越小越好，最好是無差特性。發(fā)電機并聯(lián)運行時，行時要求越小越好，最好是無差特性。發(fā)電機并聯(lián)運行時，各發(fā)電機的調差特性必須是有差特性，且要求各機在無功各發(fā)電機的調差特性必須是有差特性，且要求各機在無

15、功負載變化情況下有相同的至少是接近的調差系數(shù)。負載變化情況下有相同的至少是接近的調差系數(shù)。船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.3.1 按機端電壓偏差調節(jié)按機端電壓偏差調節(jié)按機端電壓偏差調節(jié)的系統(tǒng)的被測量是發(fā)電機的端電壓按機端電壓偏差調節(jié)的系統(tǒng)的被測量是發(fā)電機的端電壓UG ，被調量也是機端電壓，被調量也是機端電壓UG，這樣的自動調節(jié)系統(tǒng)稱，這樣的自動調節(jié)系統(tǒng)稱為為“閉環(huán)系統(tǒng)閉環(huán)系統(tǒng)”，如如圖圖8.3的方框圖表示的方框圖表示 。 GFu12控制信號機端電壓偏差量給定值反饋量測量單元發(fā)電機調節(jié)單元放大單元給定單元圖8. 3 按機端電

16、壓偏差調節(jié)原理方框圖船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.3.2 按負載電流大小及相位進行調節(jié)按負載電流大小及相位進行調節(jié)由于引起電壓變化的主要原由于引起電壓變化的主要原因是負載電流大小及相位的因是負載電流大小及相位的變化，只要預先找出機端電變化，只要預先找出機端電壓隨負載電流大小及相位變壓隨負載電流大小及相位變化的規(guī)律，并按此規(guī)律調節(jié)化的規(guī)律，并按此規(guī)律調節(jié)補償發(fā)電機所需的勵磁電流，補償發(fā)電機所需的勵磁電流，就可以維持機端電壓在一定就可以維持機端電壓在一定水平上。水平上。圖圖8.4是按負載電流是按負載電流大小及相位調節(jié)的原理方

17、框大小及相位調節(jié)的原理方框圖。圖。 電 流 及 相 位 測 量 單 元信 號 變 換 單 元發(fā) 電 機控 制 信 號fgf圖8 .4 按 負 載 電 流 大 小 及 相 位 調 節(jié) 原 理 方 框 圖g船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.3.3 綜合調節(jié)綜合調節(jié)按機端電壓偏差調節(jié)的勵磁自動調節(jié)系統(tǒng)，靜態(tài)性能好，按機端電壓偏差調節(jié)的勵磁自動調節(jié)系統(tǒng)，靜態(tài)性能好，動態(tài)性能差；按負載電流大小及相位進行補償調節(jié)的勵磁動態(tài)性能差；按負載電流大小及相位進行補償調節(jié)的勵磁系統(tǒng)，動態(tài)性能好，靜態(tài)性能差。綜合這兩種調節(jié)方法，系統(tǒng)，動態(tài)性能好，靜

18、態(tài)性能差。綜合這兩種調節(jié)方法，既按負載電流大小及相位進行補償，又按機端電壓偏差校既按負載電流大小及相位進行補償，又按機端電壓偏差校正，可以取長補短獲得較好的調節(jié)效果。正，可以取長補短獲得較好的調節(jié)效果。圖圖8.5是綜合調節(jié)的原理方框圖。是綜合調節(jié)的原理方框圖。 船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室相復勵部分電壓自動調節(jié)部分FG控制信號C電流及相位測量單元信號變換單元GFu12控制信號偏差量給定值反饋量測量單元發(fā)電機調節(jié)單元放大單元給定單元圖8 . 5 綜合調節(jié)原理方塊圖船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及

19、自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.4 自動電壓調節(jié)器自動電壓調節(jié)器 電源輸出（勵磁輸出）勵磁繞組勵磁機GAVR比較放大可控電源給定值檢測值電源輸入GC圖8.6 AVR與發(fā)電機之間的關系示意圖自動電壓調節(jié)器簡稱自動電壓調節(jié)器簡稱AVR (Automatic Voltage Regulation)，是按發(fā)電機端電壓偏差是按發(fā)電機端電壓偏差進行勵磁調節(jié)的裝置。進行勵磁調節(jié)的裝置。當機端電壓出現(xiàn)偏差時，當機端電壓出現(xiàn)偏差時，調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流調節(jié)發(fā)電機的勵磁電流或勵磁機的勵磁電流，或勵磁機的勵磁電流，消除偏差或把偏差減小消除偏差或把偏差減小到允許范圍內(nèi)。到允許范圍內(nèi)。船舶電站控制與管理技術

20、2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.4.1 AVR的電源的電源AVR要輸出電源，必須有輸入電源。輸入電源一般是由發(fā)要輸出電源，必須有輸入電源。輸入電源一般是由發(fā)電機輸出端（或抽頭）或附加定子繞組等。圖電機輸出端（或抽頭）或附加定子繞組等。圖8.7表示了幾表示了幾種典型的供電方式。種典型的供電方式。 圖（圖（a）是采用機端電壓整流勵磁，換能器是可控整流器，）是采用機端電壓整流勵磁，換能器是可控整流器，勵磁功率由發(fā)電機承擔，勵磁功率由發(fā)電機承擔，AVR的電源也取自機端電壓；的電源也取自機端電壓；圖（圖（b）是）是AVR用設在定子上的輔助繞組供電，換能器是

21、用設在定子上的輔助繞組供電，換能器是交流勵磁機，勵磁功率由原動機提供；交流勵磁機，勵磁功率由原動機提供；圖（圖（c）是）是AVR由機端電壓經(jīng)變壓器供電。由機端電壓經(jīng)變壓器供電。船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.4.2 電壓檢測電壓檢測AVR的檢測量是發(fā)電機端電壓。機端電壓是直接接入還是的檢測量是發(fā)電機端電壓。機端電壓是直接接入還是經(jīng)變壓器間接接入，主要看該經(jīng)變壓器間接接入，主要看該AVR的檢測端是否與發(fā)電機的檢測端是否與發(fā)電機端電壓相匹配。過去較多是用單相電壓檢測，現(xiàn)在大多采端電壓相匹配。過去較多是用單相電壓檢測，現(xiàn)在大多采

22、用三相電壓。輸入的交流電需要整流成直流進行檢測。三用三相電壓。輸入的交流電需要整流成直流進行檢測。三相整流波形較單相易于處理。相整流波形較單相易于處理。 船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.4.3 調差調差交流發(fā)電機并聯(lián)運行時需要解決無功分配和避免環(huán)流的問交流發(fā)電機并聯(lián)運行時需要解決無功分配和避免環(huán)流的問題。參與并聯(lián)運行的發(fā)電機，要求它的無功負載特性應是題。參與并聯(lián)運行的發(fā)電機，要求它的無功負載特性應是有差的，負載電流越大、功率因數(shù)越低，電壓下降越多。有差的，負載電流越大、功率因數(shù)越低，電壓下降越多。而而AVR本身的功能是力圖

23、阻止電壓變化，不具有反映無功本身的功能是力圖阻止電壓變化，不具有反映無功負載變化的這種特性，需要采取反映無功負載的措施來改負載變化的這種特性，需要采取反映無功負載的措施來改變變AVR的調節(jié)特性。這種措施稱為的調節(jié)特性。這種措施稱為“無功電流反饋無功電流反饋”或或“調差裝置調差裝置”。船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.4.4 電壓整定電壓整定發(fā)電機的控制是在配電板上完成的，電壓可在配電板上調發(fā)電機的控制是在配電板上完成的，電壓可在配電板上調節(jié)整定。節(jié)整定。AVR提供遙控電壓整定電位器提供遙控電壓整定電位器R的接口。的接口。只按

24、機端電壓偏差進行勵磁調節(jié)的只按機端電壓偏差進行勵磁調節(jié)的AVR，是具有一定功率，是具有一定功率輸出的可控電源。當發(fā)電機轉速低的時候，發(fā)電機端電壓輸出的可控電源。當發(fā)電機轉速低的時候，發(fā)電機端電壓也較低，而也較低，而AVR的任務是力圖調節(jié)使機端電壓達到額定值，的任務是力圖調節(jié)使機端電壓達到額定值，因此當發(fā)電機輸出電流急劇增加時會產(chǎn)生勵磁機勵磁繞組因此當發(fā)電機輸出電流急劇增加時會產(chǎn)生勵磁機勵磁繞組過載或過載或AVR輸出過載。因此采用這種勵磁系統(tǒng)的輸出過載。因此采用這種勵磁系統(tǒng)的AVR必須必須具有低頻具有低頻(轉速轉速)保護保護 。船舶電站控制與管理技術2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教

25、研室輪機學院電氣及自動化教研室滑環(huán)CTUVARWVU電源AVR整定檢測調差輸出碳刷換能器發(fā)電機原動機電樞繞組勵磁繞組輔助繞組勵磁繞組電樞繞組原動機發(fā)電機交流勵磁機換能器旋轉整流器轉軸T電樞繞組(c)AVR由機端供電的交流勵磁機（無刷）勵磁系統(tǒng)圖8.7 勵磁系統(tǒng)的自動電壓調節(jié)器R輸出調差檢測AVR整定電源UVAUVWCT換能器交流勵磁機RAVR整定輸出調差檢測電源UVAWVUCT發(fā)電機旋轉整流器勵磁繞組原動機轉軸(a)機端電壓整流勵磁系統(tǒng)(b)AVR由輔助繞組供電的交流勵磁機（無刷）勵磁系統(tǒng)圖圖8.7 勵磁系統(tǒng)的自動電壓調節(jié)器（勵磁系統(tǒng)的自動電壓調節(jié)器（a）、（）、（b）船舶電站控制與管理技術2

26、022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室滑環(huán)CTUVARWVU電源AVR整定檢測調差輸出碳刷換能器發(fā)電機原動機電樞繞組勵磁繞組輔助繞組勵磁繞組電樞繞組原動機發(fā)電機交流勵磁機換能器旋轉整流器轉軸T電樞繞組( c ) AVR由機端供電的交流勵磁機（無刷）勵磁系統(tǒng)圖8 . 7 勵磁系統(tǒng)的自動電壓調節(jié)器R輸出調差檢測AVR整定電源UVAUVWCT換能器交流勵磁機RAVR整定輸出調差檢測電源UVAWVUCT發(fā)電機旋轉整流器勵磁繞組原動機轉軸( a )機端電壓整流勵磁系統(tǒng)( b ) AVR由輔助繞組供電的交流勵磁機（無刷）勵磁系統(tǒng)圖圖8.7 勵磁系統(tǒng)的自動電壓調節(jié)器（勵磁

27、系統(tǒng)的自動電壓調節(jié)器（c）船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.5 自勵同步發(fā)電機起壓條件自勵同步發(fā)電機起壓條件23312LON圖8.8 同步發(fā)電機自勵起壓過程示意圖LN同步發(fā)電機采用自勵起壓時，同步發(fā)電機采用自勵起壓時，其起壓過程示意圖如其起壓過程示意圖如圖圖8.8所示。所示。曲線曲線1為發(fā)電機的空載特性，為發(fā)電機的空載特性，曲線曲線2為場阻線，為場阻線，曲線曲線3為采用硒整流器時的場為采用硒整流器時的場阻線。阻線。船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室為了保證同步

28、發(fā)電機自勵起壓，需采取下列措施：為了保證同步發(fā)電機自勵起壓，需采取下列措施：（1）提高發(fā)電機的剩磁電壓（可用蓄電池臨時充磁）。）提高發(fā)電機的剩磁電壓（可用蓄電池臨時充磁）。（2）減小勵磁回路電阻（用鍺或硅整流器代替硒整流）減小勵磁回路電阻（用鍺或硅整流器代替硒整流 器或用諧振法臨時減小勵磁電路阻抗）。器或用諧振法臨時減小勵磁電路阻抗）。（3）利用復勵電流幫助起壓（在起壓時臨時短接一下）利用復勵電流幫助起壓（在起壓時臨時短接一下 主電路，利用短路產(chǎn)生的復勵電流幫助起壓）。主電路，利用短路產(chǎn)生的復勵電流幫助起壓）。船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電

29、氣及自動化教研室8.6 不可控相復勵自勵調壓裝置不可控相復勵自勵調壓裝置8.6.1 不可控相復勵自勵發(fā)電機不可控相復勵自勵發(fā)電機 不可控相復勵自勵發(fā)電機，不帶勵磁機，屬于靜止勵磁。不可控相復勵自勵發(fā)電機，不帶勵磁機，屬于靜止勵磁。不可控相復勵自勵裝置中有電壓不可控相復勵自勵裝置中有電壓和電流兩個勵磁分量，并在整流和電流兩個勵磁分量，并在整流前的交流側進行相量合成。電壓前的交流側進行相量合成。電壓分量和電流分量在交流側疊加常分量和電流分量在交流側疊加常用的有電流疊加和電磁疊加二種用的有電流疊加和電磁疊加二種方法。它們的單線原理圖如方法。它們的單線原理圖如圖圖8.9所示所示 (b)電磁疊加(a)電

30、流疊加TCGCZQVCLLVCZQTAG圖8.9 不可控相復勵系統(tǒng)的單線原理圖船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.6.2 相復勵原理相復勵原理 相復勵原理是根據(jù)發(fā)電機簡化相量圖中相量的合成原理相復勵原理是根據(jù)發(fā)電機簡化相量圖中相量的合成原理得出的。為了便于看出電流相位得出的。為了便于看出電流相位 角變化時為保持機端角變化時為保持機端電壓電壓 不變，電勢不變，電勢 的變化規(guī)律，采用同一電流的變化規(guī)律，采用同一電流 來來討論。船舶電力系統(tǒng)的負載以三相異步電動機為主，負討論。船舶電力系統(tǒng)的負載以三相異步電動機為主，負載電流滯后于電壓

31、（載電流滯后于電壓（0 1）。如圖）。如圖8.10所示。所示。 UEIcos船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室c o s= 1c o s= 0jXt( b )相 復 勵 原 理 相 量 圖( a )發(fā) 電 機 簡 化 相 量 圖L ULL Ic o s= 0c o s= 1圖 8 . 1 0 相 復 勵 原 理 相 量 圖船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.6.3 電流疊加相復勵自勵調壓裝置工作原理電流疊加相復勵自勵調壓裝置工作原理 電流疊加相復勵調壓裝置原理電

32、路如圖電流疊加相復勵調壓裝置原理電路如圖8.11所示所示 如忽略電流互感器的損耗和電抗器的電阻，可用單線等值如忽略電流互感器的損耗和電抗器的電阻，可用單線等值電路電路 圖圖8.12來表示。來表示。 LILULIII（8.58.5）0I根據(jù)疊加原理，在根據(jù)疊加原理，在 時，可得電壓分量為時，可得電壓分量為 DLLUjXRUI（8.6）船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室0U當當 時，可得勵磁電流的電流分量為時，可得勵磁電流的電流分量為 DLDDDLDLLLIjXRIKjXjXjXRIKjXRRIKI)11(（8.7）所以，總勵磁電流

33、為所以，總勵磁電流為DLDDLLILULjXRIKjXjXRUIII（8.8）船舶電站控制與管理技術2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室LI(b)原 理 圖GTFVL(a)電 路 圖CBALTGFV圖 8.11 電 流 相 加 原 理 電 路 圖LULULLILLLU=jD0LI=L圖8.13 相 復 勵 系 統(tǒng) 勵 磁 電 流 電 流 向 量 圖=LILUDLL圖8.12 等 值 電 路 圖船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室當當 時，可得如時，可得如圖圖8.13的相量圖。的相量圖。 LD

34、RXL U=jD0L I=L圖8 .1 3 相 復 勵 系 統(tǒng) 勵 磁 電 流 電 流 向 量 圖=L IL UDLL圖8 .1 2 等 值 電 路 圖船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室(= 9 0 )L0L UL 1L 21L U02圖8 . 1 4 負載變化時勵磁電流的變化( a )( b )LL(= 0 )圖圖8.14(a)畫出了當負載電流的大小變化時勵磁電流相量的變畫出了當負載電流的大小變化時勵磁電流相量的變化情況，圖化情況，圖8.14(b)畫出了畫出了 角變化時勵磁電流相量的變化角變化時勵磁電流相量的變化情況。情況。

35、船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.6.4 電磁疊加相復勵自勵調壓裝置的工作原理電磁疊加相復勵自勵調壓裝置的工作原理 L ULL ITGFVL圖8.15 電 磁 疊 加 電 路 原 理 圖L ULL I電磁疊加相復勵自勵調壓裝電磁疊加相復勵自勵調壓裝置是將電流分量置是將電流分量 和電壓和電壓分量分量 通過變壓器通過變壓器T的繞的繞組變換成磁通組變換成磁通 和和 兩兩個磁通合成磁通個磁通合成磁通 ，在變，在變壓器壓器T二次側產(chǎn)生感應電壓，二次側產(chǎn)生感應電壓，產(chǎn)生勵磁電流產(chǎn)生勵磁電流 。圖圖8.15是電磁疊加的電路原是電磁疊加的電

36、路原理圖。理圖。 LIILUILILUFLI船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.6.4 三繞組相復勵自勵調壓裝置三繞組相復勵自勵調壓裝置 三繞組相復勵調壓裝置是采用電磁疊加原理構成的。其原理三繞組相復勵調壓裝置是采用電磁疊加原理構成的。其原理圖如圖圖如圖8.16(a)所示。所示。1組成組成(1)相復勵變壓器相復勵變壓器T(2)諧振電容器諧振電容器C(3)移相電抗器移相電抗器L(4)整流器整流器V船舶電站控制與管理技術2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室CW1W2W3CBAILIL OIL

37、TLVFGTABCC0R0AC(b)電 路 圖(a)原 理 圖W3W1AGVW2圖 8.16 三 繞 組 相 復 勵 裝 置 原 理 電 路 圖FC0R0船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室2工作原理工作原理(1)相復勵相復勵在分析對稱三相電路時通在分析對稱三相電路時通常是采用一相來分析。如常是采用一相來分析。如圖圖8.17所示是相復勵變壓所示是相復勵變壓器的單相等效電路。器的單相等效電路。 W1W3W2電流源電壓源ILIUU UIL UULRLLTIL I圖 8 . 1 7 相 復 勵 等 效 電 路+-船舶電站控制與管理技術

38、2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室圖圖8.18為三繞組相復勵裝置運行時的相量圖。為三繞組相復勵裝置運行時的相量圖。 co s= 1co s= 0IW 1(IL U)圖8 .1 8 三 繞 組 相 復 勵 向 量 圖IW 2(IL)(IL I)IW 3IGUG船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室(2)自勵和諧振起勵過程自勵和諧振起勵過程相復勵變壓器相復勵變壓器T提供發(fā)電機空載勵磁電流的一次繞組提供發(fā)電機空載勵磁電流的一次繞組W1是接在發(fā)電機輸出端，發(fā)電機靠自己發(fā)電起勵建立電壓。是接在發(fā)電機輸

39、出端，發(fā)電機靠自己發(fā)電起勵建立電壓。發(fā)電機不發(fā)電就得不到勵磁電流，沒有勵磁電流就無法發(fā)電機不發(fā)電就得不到勵磁電流，沒有勵磁電流就無法起勵建立電壓。但是一般鐵磁材料總有一定的剩磁存在，起勵建立電壓。但是一般鐵磁材料總有一定的剩磁存在，發(fā)電機運轉后在剩磁的作用下能夠建立一定的剩磁電壓，發(fā)電機運轉后在剩磁的作用下能夠建立一定的剩磁電壓，剩磁越多產(chǎn)生的剩磁電壓越高。剩磁越多產(chǎn)生的剩磁電壓越高。發(fā)電機自勵起壓的過程如圖發(fā)電機自勵起壓的過程如圖8.19所示。所示。 船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室2NIL 1IL 2IL 3IL 0UGR

40、UG1UG2UG3UG0OILUG圖8 . 1 9 發(fā)電機自勵起壓過程MK12NIL 1UGRUG1OILUG圖8 . 2 0 有非線性勵磁特性的起壓特性船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室VCTLRLUUW2W1圖8.21 諧振起勵的等效電路從圖從圖8.16看出，移相電抗器看出，移相電抗器L和電容器和電容器C串聯(lián)。相復勵變壓串聯(lián)。相復勵變壓器的電壓繞組器的電壓繞組W1與電容器與電容器C是并聯(lián)的。諧振起勵的等效電是并聯(lián)的。諧振起勵的等效電路圖如路圖如圖圖8.21所示。所示。船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電

41、氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.7 可控相復勵自勵調壓裝置可控相復勵自勵調壓裝置可控相復勵自勵調壓裝置線路頗多，圖可控相復勵自勵調壓裝置線路頗多，圖 8.22是采用自動電是采用自動電壓校正器的輸出信號來控制飽和電抗器的磁化程度，通過壓校正器的輸出信號來控制飽和電抗器的磁化程度，通過改變飽和電抗器的電抗值，使發(fā)電機的勵磁電流改變，從改變飽和電抗器的電抗值，使發(fā)電機的勵磁電流改變，從而校正發(fā)電機的端電壓。另一種如圖而校正發(fā)電機的端電壓。另一種如圖8.23所示，自動電壓所示，自動電壓校正器的輸出信號用來控制相復勵變壓器的磁化程度，使校正器的輸出信號用來控制相復勵變壓器的磁化程度，使勵磁

42、電壓和電流改變，達到校正發(fā)電機端電壓。勵磁電壓和電流改變，達到校正發(fā)電機端電壓?？煽叵鄰蛣钭詣钫{壓裝置比不可控相復勵自勵調壓裝置多可控相復勵自勵調壓裝置比不可控相復勵自勵調壓裝置多了自動電壓校正器，進一步改進了電能質量，可使發(fā)電機了自動電壓校正器，進一步改進了電能質量，可使發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)電壓變化率達到的穩(wěn)態(tài)電壓變化率達到1，且調試方便，但是由于多，且調試方便，但是由于多了一個自動電壓校正器，使其結構顯得比較復雜。了一個自動電壓校正器，使其結構顯得比較復雜。船舶電站控制與管理技術2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室可 控 相 復 勵 變 壓 器自 動 電 壓

43、 調 整 器圖 8 . 2 3 可 控 相 復 回 裝 置 之 二飽 和 電 抗 器自 動 電 壓 調 整 器G圖 8 . 2 2 可 控 相 復 回 裝 置 之 一G船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.8 晶閘管勵磁自動調整裝置晶閘管勵磁自動調整裝置為了減少勵磁裝置的重量、尺寸，提高調壓性能，同步為了減少勵磁裝置的重量、尺寸，提高調壓性能，同步發(fā)電機開始采用晶閘管勵磁自動調整裝置。這種勵磁裝發(fā)電機開始采用晶閘管勵磁自動調整裝置。這種勵磁裝置是利用晶閘管整流器，將發(fā)電機輸出的部分功率饋送置是利用晶閘管整流器，將發(fā)電機輸出的部分

44、功率饋送到發(fā)電機勵磁回路，以作發(fā)電機勵磁功率。晶閘管的控到發(fā)電機勵磁回路，以作發(fā)電機勵磁功率。晶閘管的控制是由電子元件組成的控制電路來實現(xiàn)的，它的作用是制是由電子元件組成的控制電路來實現(xiàn)的，它的作用是測出發(fā)電機端電壓變化（測出發(fā)電機端電壓變化（ ），并按電壓偏差來控制晶），并按電壓偏差來控制晶閘管導通角的大小，從而實現(xiàn)勵磁自動調整，使發(fā)電機閘管導通角的大小，從而實現(xiàn)勵磁自動調整，使發(fā)電機端電壓維持不變。其單線原理電路如圖端電壓維持不變。其單線原理電路如圖8.24所示。所示。 U船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室調 差 電 流 互

45、 感 器負 載LT控 制 電 路G圖 8 . 2 4 晶 閘 管 勵 磁 自 動 調 整 單 線 原 理船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室在在圖圖8.25中，是將晶閘管直接勵磁系統(tǒng)分為整流主電路和中，是將晶閘管直接勵磁系統(tǒng)分為整流主電路和控制電路兩部分：控制電路兩部分：整流主電路由被控制整流主電路由被控制對象同步發(fā)電機的電對象同步發(fā)電機的電樞繞組、晶閘管元件、樞繞組、晶閘管元件、續(xù)流二極管和勵磁繞續(xù)流二極管和勵磁繞組等組成。組等組成。 控制電路由測量比較、控制電路由測量比較、校正放大、移相觸發(fā)，校正放大、移相觸發(fā)，必要時還有功率

46、放大、必要時還有功率放大、脈沖分配等單元組成。脈沖分配等單元組成。 負 載觸 發(fā) 器同 步 發(fā) 電 機主 電 路給 定 單 元給 定 單 元比 較測 量圖 8 . 2 5 晶 閘 管 勵 磁 自 動 調 整 方 塊 圖船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室用晶閘管組成的可控整流主電路有多種型式，但用于同步用晶閘管組成的可控整流主電路有多種型式，但用于同步發(fā)電機自勵恒壓裝置的晶閘管直接勵磁系統(tǒng)只有四種：發(fā)電機自勵恒壓裝置的晶閘管直接勵磁系統(tǒng)只有四種：單相半波可控整流電路，如圖單相半波可控整流電路，如圖8.26（a）所示；）所示；單相橋

47、式半控整流電路，如圖單相橋式半控整流電路，如圖8.26（b）所示；）所示；三相半波可控整流電路，如圖三相半波可控整流電路，如圖8.26（c）所示；）所示；三相橋式半控整流電路，如圖三相橋式半控整流電路，如圖8.26（d）所示。）所示。這四種整流電路優(yōu)缺點的比較，如表這四種整流電路優(yōu)缺點的比較，如表8. 1所示。所示。 船舶電站控制與管理技術2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室D3D2D1T3T2T1D2D1T2T1勵磁線圈D(d)(b)D勵磁線圈勵磁線圈勵磁線圈T3T1(c)T2DDT(a)圖8.26 晶閘管勵磁系統(tǒng)中整流電路類型船舶電站控制與管理技術

48、2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室晶閘管勵磁線路與相復勵自勵恒壓裝置比較，反應迅速、晶閘管勵磁線路與相復勵自勵恒壓裝置比較，反應迅速、調壓指標高等優(yōu)點。但是由于沒有電流復合分量，當系調壓指標高等優(yōu)點。但是由于沒有電流復合分量，當系統(tǒng)在發(fā)電機端附近短路時，端電壓接近于零，勵磁電流統(tǒng)在發(fā)電機端附近短路時，端電壓接近于零，勵磁電流也就減少，這樣就不能對發(fā)電機供給足夠的短路電流使也就減少，這樣就不能對發(fā)電機供給足夠的短路電流使自動開關有選擇性地動作，甚至在發(fā)生短路后，端電壓自動開關有選擇性地動作，甚至在發(fā)生短路后，端電壓下降至剩磁電壓，這對船舶電力系統(tǒng)工作可靠

49、性是極不下降至剩磁電壓，這對船舶電力系統(tǒng)工作可靠性是極不利的。所以晶閘管勵磁的強勵性能比相復勵差。為了克利的。所以晶閘管勵磁的強勵性能比相復勵差。為了克服這一缺點，可加上電流復合分量，其單相原理如圖服這一缺點，可加上電流復合分量，其單相原理如圖 8.27所示。所示。船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室K MK MD電流互感器T A1調差互感器T A2UNLT控制電路G圖8 . 2 7 有電流復合分量的晶閘管勵磁單相原理圖船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室1cos隨著

50、船舶用電設備諧波要求標準越來越嚴格，采用高功隨著船舶用電設備諧波要求標準越來越嚴格，采用高功率因素、低諧波的高頻開關模式率因素、低諧波的高頻開關模式PWM整流器整流器SMR（Switched Mode Rectifier）替代傳統(tǒng)的晶閘管自勵恒）替代傳統(tǒng)的晶閘管自勵恒壓裝置是大勢所趨。和傳統(tǒng)的相控整流裝置相比，壓裝置是大勢所趨。和傳統(tǒng)的相控整流裝置相比，PWM SMR可以控制交流電源電流為畸變很小的正弦電可以控制交流電源電流為畸變很小的正弦電流，且功率因數(shù)流，且功率因數(shù) 。此外，。此外，SMR和傳統(tǒng)的相控和傳統(tǒng)的相控整流裝置相比較，體積、重量可以大大地減少，動態(tài)響整流裝置相比較，體積、重量可以

51、大大地減少，動態(tài)響應速度快。應速度快。 1cos船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.9 并聯(lián)運行同步發(fā)電機之間無功功率的分配并聯(lián)運行同步發(fā)電機之間無功功率的分配討論同步發(fā)電機組并聯(lián)運行的無功功率分配，首先要建立討論同步發(fā)電機組并聯(lián)運行的無功功率分配，首先要建立一個概念一個概念電網(wǎng)上只有一個電壓。船舶電網(wǎng)是獨立電網(wǎng)，電網(wǎng)上只有一個電壓。船舶電網(wǎng)是獨立電網(wǎng)，電網(wǎng)上有幾臺機組并聯(lián)運行時，電壓是各臺發(fā)電機電勢共電網(wǎng)上有幾臺機組并聯(lián)運行時，電壓是各臺發(fā)電機電勢共同作用的結果。發(fā)電機在負載電流產(chǎn)生的電樞反應作用下同作用的結果。發(fā)電機在負載

52、電流產(chǎn)生的電樞反應作用下輸出與電網(wǎng)平衡的電壓，當手動或自動調節(jié)任意一臺發(fā)電輸出與電網(wǎng)平衡的電壓，當手動或自動調節(jié)任意一臺發(fā)電機的勵磁電流，就會改變該臺發(fā)電機本身產(chǎn)生的電勢的大機的勵磁電流，就會改變該臺發(fā)電機本身產(chǎn)生的電勢的大小，同時會改變無功負載的承擔，也會改變電網(wǎng)電壓。小，同時會改變無功負載的承擔，也會改變電網(wǎng)電壓。船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.9.1采用不可控相復勵勵磁裝置的發(fā)電機并聯(lián)運行時無功采用不可控相復勵勵磁裝置的發(fā)電機并聯(lián)運行時無功功率均衡措施功率均衡措施 圖圖8.28所示是勵磁直流均壓原理接線圖。所示是勵磁

53、直流均壓原理接線圖。基于在有功功率分配相等的情況下，各發(fā)電機的電勢相等基于在有功功率分配相等的情況下，各發(fā)電機的電勢相等就可以使無功分配平衡。發(fā)電機的電勢又是由勵磁電流決就可以使無功分配平衡。發(fā)電機的電勢又是由勵磁電流決定，因此采取的措施是均衡勵磁電流。均衡勵磁電流的方定，因此采取的措施是均衡勵磁電流。均衡勵磁電流的方法有直流均壓和交流均壓兩種。法有直流均壓和交流均壓兩種。船舶電站控制與管理技術2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室直流均壓小母線母線ACB3相復勵K3LG3F3ACB2F2G2LK2相復勵相復勵K1LG1F1ACB1圖8.28 勵磁直流均壓

54、原理接線圖船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.9.2 采用可控相復勵勵磁裝置的發(fā)電機并聯(lián)運行時無功采用可控相復勵勵磁裝置的發(fā)電機并聯(lián)運行時無功功率均衡措施功率均衡措施 可控相復勵勵磁系統(tǒng)的無功功率均衡措施盡管引入調差可控相復勵勵磁系統(tǒng)的無功功率均衡措施盡管引入調差作用會降低電壓調整率，但是能夠使發(fā)電機并聯(lián)運行穩(wěn)作用會降低電壓調整率，但是能夠使發(fā)電機并聯(lián)運行穩(wěn)定，所以被廣泛采用。定，所以被廣泛采用。為了彌補由于調差帶來的電壓調整率下降，可以采用為了彌補由于調差帶來的電壓調整率下降，可以采用“交叉無功電流補償交叉無功電流補償”措施

55、。措施。圖圖8.29 交叉無功電流補償原理圖交叉無功電流補償原理圖2022-4-29(d)(a)(b)(c)2R2(2-1)1O(12)1-R2O1R1-R1-R2R222O1-R1R11OG2T21ACB2I2R222R2測量AVR21T22T121AVR1測量R111R1I1ACB1母線T11G1圖8.29 交叉無功電流補償原理圖(a)調差;(b)調差;(c)交叉;(d)交叉1222船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室當同步發(fā)電機并聯(lián)運行時，由于各發(fā)電機的電勢不相等，當同步發(fā)電機并聯(lián)運行時，由于各發(fā)電機的電勢不相等，在發(fā)電機之

56、間將產(chǎn)生環(huán)流，其環(huán)流的作用主要是影響各發(fā)在發(fā)電機之間將產(chǎn)生環(huán)流，其環(huán)流的作用主要是影響各發(fā)電機無功功率的分配。因為同步發(fā)電機的定子繞組電抗較電機無功功率的分配。因為同步發(fā)電機的定子繞組電抗較電阻大得多，從而使環(huán)流基本上是無功的。電阻大得多，從而使環(huán)流基本上是無功的。圖圖8.30 當當E1和和E2不相等時，并聯(lián)同步發(fā)電機的電勢與電流不相等時，并聯(lián)同步發(fā)電機的電勢與電流簡化向量圖簡化向量圖圖圖8.31 三臺外特性斜率不同的同步發(fā)電機并聯(lián)工作時無功三臺外特性斜率不同的同步發(fā)電機并聯(lián)工作時無功負載分配的情況負載分配的情況船舶電站控制與管理技術2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電

57、氣及自動化教研室1 W2 W3 WG3G2G1W1O圖 8 . 3 1 三 臺 外 特 性 斜 率 不 同 的 同 步 發(fā) 電機 并 聯(lián) 工 作 時 無 功 負 載 分 配 的 情 況2t1t1 Y2 Y2121 W1O2 W圖 8 . 3 0 當 E 1 與 E 2 不 相 等 時 ， 并 聯(lián) 同 步 發(fā)電 機 的 電 勢 與 電 流 簡 化 向 量 圖船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.10 無刷同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)典型電路分析一無刷同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)典型電路分析一西門子西門子IFC5型船用無刷同步發(fā)電機。其原理電路如圖型船

58、用無刷同步發(fā)電機。其原理電路如圖8.32所示。所示。 8.10.1 結構結構 發(fā)電機由定子（電樞繞組）、轉子（磁場繞組和旋轉整流器）發(fā)電機由定子（電樞繞組）、轉子（磁場繞組和旋轉整流器）和交流勵磁機轉子（電樞繞組）、定子（磁場繞組）、相復和交流勵磁機轉子（電樞繞組）、定子（磁場繞組）、相復勵裝置以及自動電壓調節(jié)器（勵裝置以及自動電壓調節(jié)器（AVR）等組成。）等組成。 2022-4-29RP-外 接 電 壓 整 定 電 位 器K -外 接 無 功 補 償 控 制 觸 頭 斷 開-無 功 補 償 閉 合-取 消 補 償V1-整 流 器-測 量 變 壓 器T7T8T6-相 復 勵 變 壓 器-中 間

59、 變 壓 器T4T5-電 流 互 感 器T1T2T3A1-自 動 電 壓 調 節(jié) 器A3-無 功 補 償 裝 置C1-諧 振 電 容 器C2-干 擾 抑 制 電 容 器L1-線 性 電 控 器R1-限 流 電 阻 器R2-無 功 補 償 調 節(jié) 同 軸 電 位 器A1C2C2C2C2T1T3T2L1T6T4T8R2T7T5A3KRP21525351502220F1F2N UV WNWVU定 子 電 樞 繞 組定 子 磁 場轉 子 整 流 器軸轉 子 磁 場勵 磁 機 轉 子發(fā) 電 機 轉 子C1V12W12V12U11W11V11U1R154321212220V圖 8.32 IFC5型 船 用

60、 無 刷 同 步 發(fā) 電 機 原 理 圖放 大穩(wěn) 定觸 發(fā)靈 敏 度穩(wěn) 定 度電壓范圍給定值檢測值比較船舶電站控制與管理技術 2022-4-29課 件輪機學院電氣及自動化教研室輪機學院電氣及自動化教研室8.10.2 相復勵裝置相復勵裝置 相復勵裝置由三只電流互感器（相復勵裝置由三只電流互感器（T1、T2和和T3）、線性電抗）、線性電抗器（器（L1）、諧振電容器（）、諧振電容器（C1）、復勵變壓器（）、復勵變壓器（T6）和整流）和整流器（器（V1）組成。）組成。 圖圖8.33 相復勵作用原理相復勵作用原理 8.10.3 相復勵輸出的控制相復勵輸出的控制 圖圖8.34 可控硅分流原理可控硅分流原理