电力推进船舶技术
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船舶电力推进对航运业的影响摘要:船舶电力推进系统由于其具有机动性高、安全可靠性好、自动化程度高以及环保效果好等特点,正成为新世纪大型水面船舶青睐的推进方式。
本文介绍了船舶电力系统的组成、优势以及目前船舶电力推进系统的现状。
同时,就船舶电力推进在航运业的发展历程及面临的挑战展开论述,对船舶电力推进的未来发展指出了方向。
关键词:系统组成;推进系统;优势;航运业引言19世纪40年代俄国科学家用蓄电池和直流电机在一条小船上做了电力推进的试验,船舶电力推进系统从概念形成至今已经有170余年的历史。
其后到20世纪80年代,电动机由于受到调速技术限制,船舶电力推进技术发展一直缓慢。
船舶电力推进一般采用直流电机推进。
直流电机电压低,电流大,尺寸大,重量大,效率低,同时电流电机需要电刷换向,元件多,维护成本高,这些技术因素一直制约着电力推进的广泛应用。
到20世纪70年代,高频开关电子元器件的发展推动了变频技术的进步,电力电子技术的兴起给船舶电力推进技术的发展带来了新的契机。
船舶电力推进在民船上取得了突破性进展。
到20世纪末,新造民船已有30%采用电力推进。
到21世纪,每年的市场有近10%的增长。
1.船舶电力推进的组成目前世界上使用电力推进的船舶,主要可分为两类:一类是电力推进与其他发动机推进结合的混合推进,例如英国23型护卫舰;另一类是全电力推进,即使用一个电站供电给推进装置和其他辅助装置,例如美国DD21水面舰艇。
船舶电机推进装置包括以下几个主要部分:发电部分,推进部分以及控制系统。
几大部件主要有原动机,发电机,电动机,螺旋桨以及控制单元。
简要结构如下(图1,图2):图1 电力推进系统简图图2 常规潜艇电力推进简图原动机Y带动发电机G,发电机带动推进电机M,电机M驱动螺旋桨J,推动船舶航行。
因螺旋桨所需功率很大,一般需要设置两个单独的电站:推进电机电站和辅机电站,分别给推进电机和辅机供电。
目前的原动机一般使用高速或中高速的柴油机,推进装置一般有直流电力推进和交流电力推进两种。
船舶电力推进系统设计与应用摘要:船舶电力推进系统是一种新型的船舶推进方式,其能够通过电动机驱动船舶进行推进,从而取代传统的燃油推进系统。
传统的燃油推进系统使用燃料燃烧产生的能量进行推进,存在着燃料消耗大、污染排放高等问题。
而船舶电力推进系统则通过将电能转化为机械能,以电动机驱动船舶进行推进,具备着节能环保的特点。
关键词:船舶电力;系统设计;应用1船舶电力推进系统设计1.1电力推进系统概述船舶电力推进系统是一种基于电动机驱动的船舶推进方式,用以取代传统的燃油推进系统。
本节将对船舶电力推进系统进行概述,并介绍其背景和研究意义。
在过去的几十年中,船舶的推进系统主要依赖于燃油推进,其中内燃机和蒸汽涡轮机是常见的推进装置。
然而,随着环境保护意识的增强和对能源效率的要求不断提高,船舶电力推进系统逐渐受到人们的关注。
与传统的燃油推进系统相比,电力推进系统具有许多优势。
船舶电力推进系统的主要驱动装置是电动机,其能够实现高效能转换,并具备可调速性和可逆性。
这使得船舶在不同负载条件下能够灵活调节推进力,提高船舶的操控性和航行性能。
船舶电力推进系统采用电能作为能源,相比传统的燃油推进系统具有低污染排放和环境友好性。
以燃油推进的船舶在运行过程中会产生大量的气体和颗粒物排放,对海洋环境和大气环境造成严重污染。
而电力推进系统则几乎不产生污染物排放,能够有效改善航运产业对环境的影响,保护生态环境。
1.2电力推进系统的组成船舶电力推进系统由多个组成部分构成,包括发电装置、电动机、传动装置和推进装置。
本节将详细讨论每个组成部分的功能和特点。
1.2.1发电装置发电装置是船舶电力推进系统的核心组成部分,用于产生电能以供给电动机驱动船舶的推进。
发电装置通常由柴油机发电机组构成,根据船舶的功率需求选择适当的发电机容量。
对于大型船舶,常采用主机发电方式,即主机(如柴油机)直接驱动发电机发电;而对于小型船舶,则常采用辅助发电机,即辅助发动机或发电机组通过输油管道输送柴油,然后发电机将柴油转化为电能。
功率控制在船舶电力推进系统中的应用功率控制在船舶电力推进系统中的应用船舶电力推进系统是现代船舶的重要组成部分之一,而功率控制在船舶电力推进系统中的应用则是提高船舶能效和性能的关键。
本文将介绍功率控制在船舶电力推进系统中的应用,并探讨其对船舶性能的影响。
首先,功率控制在船舶电力推进系统中的应用可以通过优化能源利用来提高船舶的能效。
船舶电力推进系统一般由燃机、发电机和电动机组成,通过电力传输和转换实现船舶的推进。
在功率控制的帮助下,可以对燃机和电动机进行精确的控制,确保其工作在最佳工况下,从而最大限度地提高能源利用效率。
通过减少能源的浪费和损耗,功率控制可以大幅降低船舶的燃油消耗,进而减少对环境的污染。
其次,功率控制在船舶电力推进系统中的应用还可以提高船舶的性能和可靠性。
船舶电力推进系统的功率控制可以实现对推进力和速度的精确控制,从而提高船舶的操控性能。
通过对电动机的控制,可以实现对船舶的速度、转向和停航等操作的灵活控制,提高船舶的应变能力和敏捷性。
此外,功率控制还可以对电力系统进行监测和故障诊断,实现对系统运行状态的实时监控和安全保护,提高船舶的可靠性和安全性。
最后,功率控制在船舶电力推进系统中的应用对于船舶的节能减排和可持续发展也具有重要意义。
随着环境保护意识的增强和能源资源的日益紧张,船舶的节能减排成为了全球航运业的重要课题。
功率控制可以通过优化能源利用和提高船舶能效,减少船舶的燃油消耗和排放,降低船舶对环境的负荷,实现船舶的绿色运营和可持续发展。
综上所述,功率控制在船舶电力推进系统中的应用对于提高船舶能效和性能具有重要作用。
通过优化能源利用、提高船舶的操控性能和安全性,以及实现船舶的节能减排和可持续发展,功率控制为船舶推进系统的发展和航运产业的繁荣做出了积极贡献。
未来,随着科技的进步和能源技术的创新,功率控制在船舶电力推进系统中的应用将进一步发展壮大,为航运业的可持续发展开辟更加广阔的前景。
船舶电气工程中的新兴技术与应用前景在当今科技飞速发展的时代,船舶电气工程领域不断涌现出一系列新兴技术,这些技术正在深刻地改变着船舶的设计、建造、运营和维护方式,为船舶行业带来了前所未有的机遇和挑战。
船舶电气系统是船舶的重要组成部分,它涵盖了发电、配电、电力推进、自动化控制、通信导航等多个方面。
新兴技术的应用使得船舶电气系统更加高效、可靠、智能和环保。
首先,电力推进技术是船舶电气工程中的一项重要新兴技术。
与传统的机械推进方式相比,电力推进具有诸多优势。
它能够实现更精确的速度和转矩控制,提高船舶的机动性和操纵性。
而且,电力推进系统可以灵活地布置发动机和推进器,优化船舶的空间利用。
此外,由于发动机可以在最佳工况下运行,燃油效率得到显著提高,减少了能源消耗和污染物排放。
在发电领域,新能源的应用逐渐崭露头角。
太阳能、风能等可再生能源在船舶上的应用日益受到关注。
通过在船舶上安装太阳能板和风力发电机,可以为船舶提供部分电力,降低对传统燃油发电机的依赖。
这不仅有助于减少船舶的运营成本,还有利于减少温室气体排放,符合环保要求。
智能化的船舶电气控制系统是另一个关键的发展方向。
通过传感器和数据分析技术,船舶电气系统能够实时监测设备的运行状态,提前预测故障,并进行远程诊断和维护。
这种智能化的监控和管理系统大大提高了船舶的可靠性和可用性,减少了因设备故障导致的停航时间。
在通信导航方面,卫星通信技术的不断发展使得船舶与陆地之间的通信更加稳定和高速。
高精度的卫星导航系统为船舶的航行提供了更加精确的定位和导航服务,保障了船舶的航行安全。
同时,船舶内部的通信网络也在不断升级,实现了各种设备之间的高速数据传输和信息共享。
此外,自动化技术在船舶电气工程中的应用也越来越广泛。
自动化的配电系统能够根据船舶的负载需求自动调整电力分配,提高电力系统的稳定性和可靠性。
自动化的货物装卸系统和船舶驾驶辅助系统也大大提高了船舶的运营效率和安全性。
随着新兴技术的不断发展和应用,船舶电气工程也面临着一些挑战。
水面舰船的电动推进系统及控制技术研究随着科技的飞速发展和气候变化的加剧,清洁能源在航海领域的应用也变得越来越重要。
电动推进系统成为了研究的热点之一。
在本文中,我们将探讨水面舰船的电动推进系统及控制技术研究的相关内容。
一、电动推进系统的基本原理传统的船舶推进系统是由柴油发动机和传动系统组成的。
然而,柴油发动机会排放大量的废气和排放物,给环境造成严重的污染。
相比之下,电动推进系统是一种更加清洁和高效的推进方式。
它是通过电机驱动螺旋桨来产生推力,而不需要燃料的燃烧过程。
电动推进系统的基本原理是将电能转化为机械能,然后再将机械能转化为推进力。
电机是电动推进系统中的关键部件,其工作原理是利用磁场作用力的作用原理,实现电能与机械能的转换,将电能转换为转动力矩,驱动螺旋桨产生推力。
二、水面舰船电动推进系统的类型电动推进系统的类型可以分为两类:直流电动推进系统和交流电动推进系统。
直流电动推进系统通常使用旋变直流电机作为主要驱动器,而交流电动推进系统则采用异步电动机作为主要驱动器,近年来,随着永磁同步电动机的发展,也逐渐开始应用于船舶电动推进系统中。
三、电动推进系统的优点和缺点电动推进系统的优点主要体现在以下几个方面:(1)清洁环保与传统的动力系统相比,电动推进系统具有非常显著的环保优势。
因为它不需要燃料的燃烧过程,从而避免了许多有害物质的排放,比如二氧化碳、氮氧化物和硫氧化物等。
同时,在船舶的运行过程中,电动推进系统还可以回收一部分能量,从而减少了能源的浪费。
(2)高效经济电动推进系统可以将电能转化为机械能,从而实现更高的动力效率。
另外,由于电动推进系统不需要使用燃料,因此也降低了船舶运营的成本。
尽管电动推进系统具有明显的优势,但是也存在一些缺点:(1)成本较高相比于传统的动力系统,电动推进系统的成本比较高。
这主要是因为其核心部件——电动机,价格相对较高。
(2)储能技术有限目前,电动推进系统的储能技术还比较有限,这限制了其在一些特殊环境下的应用。
海洋工程船舶综合电力推进系统关键技术解析摘要:改革开发以来,在社会快速发展的影响下,带动了科技的进步。
现阶段,随着现代技术的高速发展,以综合电力推进技术为代表的海洋工程船舶已逐步成为当今高技术船舶动力系统发展的主流趋势。
由此带来更多的是中高压电力系统和区域直流配电系统在海洋工程船舶上的广泛应用。
根据相关IEC标准和各船级社规范以及其它相关理论,针对海洋工程船舶复杂的环形供电网络的区域直流配电技术、中性点接地技术、保护技术、谐波抑制等关键技术进行相关分析与研究,提出相关设计方法和理念,为后续综合电力推进系统的设计提供参考。
关键词:海洋工程船;综合电力推进系统引言洋工程船历来是船舶工业中技术含量高、难度大的船型同时由于其附加值极高又反映造船实力而受到各方面关注。
随着世界经济的发展、海洋事业的开发海洋工程船的需求日渐高涨。
进入21世纪以来在蓬勃发展的国际、国内船舶市场中海洋工程船的开发同样十分引人注目。
1综合电力推进系统简介本文以某大型起重铺管船综合电力推进系统为例,其系统图如图1所示。
对于目标船来说,该系统包括6680kW中压柴油发电机组6台,采用冗余设计、环形供电网络,并具有DP3动力定位能力,该船除了配置大功率主推进负载外,还包含各种其它大功率负载,如定位锚绞车、大功率起重铺管设备、伸缩式推进、艏侧推等,其非线性负载占整个负载的比例在80%以上,该系统为了避免低压系统所带来的大电流困扰,采用6.6kV中压电制,使系统额定电流降低,减少电缆数目;另外,由于铺管、起重和定位绞车等设备变频驱动设备较多,其多台大功率变频电机集中分布,考虑到工程船舶空间有限、降低总体成本、提高冗余度等因素,采用区域直流配电系统。
图1某大型起重铺管船综合电力推进系统简图2综合电力系统关键技术2.1提高可靠性根据船舶推进的实际情况,推进电动机的可靠性应放在第一位,其次是先进性、可维性、现实性、经济性和通用性。
因此推进电动机设计时应充分考虑“六性”,是必须明确的设计思想。
我国舰船综合电力推进系统行业发展的六大关键技术分析从分系统和系统集成角度来看,舰船综合电力推进系统存在六大关键技术问题:综合电力推进系统发展的关键技术问题资料来源:CNKI ——高功率密度发电模块化技术未来舰船发电分系统以大容量和高功率密度为主要特点,为满足未来的工程应用要求,主要需要解决中高压多相交流发电机整流集成发电技术、交直流电力集成多绕组发电机发电技术以及高功率密度和高品质舰船集成发电技术。
——高功率密度电动机及其变频调速技术目前,先进感应电机(AIM)、永磁电机、超导电机被公认为高功率密度推进电机,感应电机比永磁电机或超导电机在技术上更加成熟,永磁电机比感应电机更适合舰船使用要求,超导电机则具有比永磁电机更高的功率密度和更好的静音性能。
针对高功率密度电机,需要对其进行调速系统设计,如直流推进电动机的最优调速控制技术、多相永磁交流同步电动机的变频调速系统等。
高功率密度电动机特点及发展趋势资料来源:CNKI ——智能化能量管理技术未来舰船需要在大功率探测装置、高能武器(如电磁炮、激光武器)、其它大脉冲能源装置、重要设备(如舰载机电磁弹射装置)以及推进装置之间实现电能的快速切换,综合电力推进系统需要有足够的控制能以保持系统的稳定。
当高能武器和探测设备需要使用大量电能时,需要对其它系统的用电进行限制(此时综合电力推进系统迅速将推进装置接近100%的能量切换到武器系统中,而后再切换回推进装置,切换的全部电能将可能高达100MW以上)。
智能化能量管理系统功能模块构成资料来源:CNKI ——大容量电能的静止变换技术实现大容量电能静止变换技术,关键是开发配套的新型电力电子器件。
美国海军研究局使用氢氧化物、集成电路、电力半导体、电力电子技术对模块化电力电子标准组件进行设计和制造;采用宽带隙半导体材料(如碳化硅)代替硅,以提高电力电子标准组件的运行温度和电压。
此外应特别加强从连续电能到脉冲电能静止变换器的开发与研究,并加强相应储能技术的研究。
基于功率电子的电动船舶推进技术的最新进展随着全球关于环境保护和可持续发展的呼声不断增强,电动船舶作为低碳、环保的替代选择逐渐受到关注。
功率电子技术作为电动船舶推进系统的关键技术之一,正在取得令人瞩目的进展。
本文将重点讨论基于功率电子的电动船舶推进技术的最新趋势和发展。
首先,随着电池技术的不断进步,电动船舶的续航里程得到了显著提高。
功率电子技术在电池管理系统中起到了至关重要的作用。
通过采用先进的功率电子器件和控制算法,能够实现对电池组的精准控制和优化管理,从而提高电池的性能和寿命。
例如,采用功率电子技术的电动船舶推进系统可以实现动态电量分配,根据实时需求优化电池的使用,进而提高船舶的续航能力。
其次,功率电子技术在电动船舶推进系统中的应用不仅限于电池管理,还包括电动机控制和能量转换。
采用功率电子变换器可以实现对电机速度、转矩和效率的精确控制,提高船舶的性能和运行效率。
此外,通过采用高效的能量转换器,如电力电子变频器和逆变器,可以将电能转换为合适的电压和频率,以提供给电动机使用。
另外,为了提高电动船舶的可靠性和安全性,功率电子技术在电动船舶推进系统中的故障检测与保护方面也取得了重要的进展。
利用各种传感器和监测设备,电动船舶推进系统能够实时监测船舶各个部件的运行状况,并及时发现故障和异常情况。
通过采用先进的故障检测算法和控制策略,可以实现故障的诊断和处理,提高电动船舶的可靠性和安全性。
此外,功率电子技术的发展还孕育了一些新的趋势和创新。
例如,采用高端的半导体器件和材料,如碳化硅和氮化镓,可以提高功率电子器件的效率和可靠性。
另外,智能化和网络化的推进系统也成为了电动船舶发展的趋势之一。
通过与船舶的导航和控制系统相连接,功率电子技术可以实现船舶推进系统的智能化管理和优化控制。
综上所述,基于功率电子的电动船舶推进技术正处于快速发展的阶段。
通过不断引入先进的功率电子器件和控制算法,以及结合新兴的材料和智能化技术,电动船舶推进系统的性能和可靠性得到了显著提升。
船舶电力推进electric propulsion几种典型方式的比较
内容提要:此文介绍目前市场上五种类型电力推进系统,并分析比较它们
的工作原理和特点。
0 前言
船舶电力推进,有直流推进和交流推进两大类。
1970年代以前,主要采用直流电力推进系统,因为直流电机转速调整范围
宽广和平滑,过载起动和制动转矩大,逆转运行特性好;而交流电动机尽管具
有输出功率大、极限转速高、结构简单、成本低、体积小、运行可靠等优点,
但限于当时的技术限制,调速困难,应用较少。
随现代控制理论和数字控制、直接转矩控制、矢量控制等电力电子技术的
发展,交流调速系统的性能已经可以与直流调速系统相媲美[1]。交流电力推
进系统的应用,已经成为船舶电力推进发展的主流,呈现出蓬勃发展的态势。
水面船只,交流电力推进占主导地位,所选用的交流电动机,交流异步电机、
交流同步电机、永磁同步电机等并存。只有潜艇,仍是直流推进占主导地位。
世界著名的电气集团,如SIEMENS,ABB,以及ALSTOM等,都研制出船舶
交流电力推进的成套装置,功率从几百千瓦到几十兆瓦,其中以吊舱式推进器
最具代表性。例如ABB公司的AZIPOD推进系统,功率已达40MW,性能可靠,
传动效率高,节省空间,已成功地应用在油轮、破冰船、邮轮、化学品船、半
潜船等多种船型,并在近期新造船舶市场获得良好评价。
目前,船舶采用的电力推进系统,型式多种多样,但归纳起来基本可分为
以下五类[2~4]:
•可控硅整流器+直流电动机
•变距桨+交流异步电动机
•电流型变频器+交流同步电动机
•交一交变频器+交流同步电动机
•电压型变频器+交流异步电动机
选择电力推进装置时,主要关注价格、功率范围、推进效率、起动电流、
起动转矩、动态响应、转矩波动、功率因数、功率损耗、谐波等指标。本文从
以上五类电力推进装置的工作原理出发,分析其工作特性,并比较关键指标。
1 可控硅整流器+直流电动机
1970年代以前,船舶电力推进系统中,直流电动机占据主导地位。1940
和1950年代,推进系统采用原动机一直流发电机一直流电动机形式,通过调
节发电机励磁电流的大小和方向,调节电动机转速及转向。
1950年代末,大功率可控静态电力变流元件研制成功,可控硅整流装置出
现,直流电力推进系统演变成可控整流器加直流电动机模式。晶闸管的问世加
速了这种推进技术的发展,拓展了其应用领域。至今,该种推进形式仍不失为
一种高效、经济的推进方案。
可控硅整流器+直流电动机系统,采用全桥式晶体管整流器为一个电枢电
流可控的直流马达供电,原理如图1。
其基本工作原理是:
图1 “可控硅整流器+直流电动机”原理图
•通过控制晶闸管导通角,改变触发电路输出脉冲的相位,从而改变直流
电机的电枢电压Ud,再由此改变电枢电流,实现电机速度的平滑调节;
•利用可控整流电路调节励磁电流,使电动机能够在转速一转矩坐标的任
一象限运行。
可控整流电路最基本的变量是控制角α (从晶闸管承受正向电压起到加
触发脉冲使其导通的瞬间,这段时间对应的电角度)。α与各电压、电流之间
的关系决定了可控整流的基本特性。功率因数与转速成正比,在0~0.96之间。
这种推进方式的优点:
•控制角α的控制范围,理论上是0~180°;实际上一般在15~150°,
是考虑到电网的压降,确保电机可控,控制角α确保留有换流边界;
•起动电流及起动转矩接近于零;
•扭矩波动平滑;
•动态响应一般小于100毫秒。
缺点是:
•转矩控制不够精确,若要得到精确平滑的转矩控制,必须提高电枢感应
系数,但会引起系统动态性能减弱,功率因数偏低,增加系统损耗;
•直流电机驱动需要的换向器,是一个易发生故障的部件;
•会对船舶电网产生较大的谐波污染,因为采用了大功率电力电子器件;
•直流电动机固有的结构复杂、成本高、体积大、维护困难、效率低等缺
点,阻碍了它在船舶电力推进领域的广泛应用。
目前,船舶推进所应用的直流推进电机的容量,在2~3MW之间。
2 交流异步电动机+可调螺距螺旋桨
交流异步电动机+可调螺距螺旋桨模式,也称为DOL(Direct on line)模式,
多采用鼠笼式感应恒速电机驱动变距桨实现,船速的控制靠改变螺旋桨的螺
距。为了增加可操纵性,也可用极数转换开关实现电机速度控制。
这种推进方式的优点是:
•几乎没有影响电网的谐波,因为没有采用大功率电力电子器件;
•电动机转矩稳定没有脉动;
•在设计点运行时效率很高。
但缺点也不少,例如:
•交流异步感应电机起动瞬间电流较大,通常是正常电流的5~7倍,系统
电网压降大;
•起动瞬间机械轴承受的转矩大,约为额定转矩的2~3倍;
•极低航速,螺距近似为0时,仍要消耗额定功率的15%,电流约为正常
值的45~55%;
•功率因数低,满负荷时也只能达到0.85;
•功率及转矩的动态响应慢,一般3~5秒才能完成,因为采用液压机构完
成螺距的变换;
•反转慢,制动距离长;
•变距桨的液压控制系统十分复杂,并工作在水下,故障维修时需进坞;
•变距桨结构复杂,可靠性差,价格贵。
为了防止起动时电流和扭矩过大等不利影响,以及满足规范对船舶电站压
降的要求,这种电力推进方式启动时必须采用船舶电站规定启动大电机需要的
最小台数运行机组,以及电机采用Y一△启动、软启动器启动等方式。
这种推进方式只适合于中、小功率船舶,或1000kW以下的侧推装置,因
为微软起动器目前还只有中、小功率的低压产品。
3 电流型变频器+交流同步电动机
电流型变频器+交流同步电机驱动方式(CSI+Synchronous motor)原理图如
图2。
图2 “电流型变频器+交流同步电动机”原理图
(1)电流型变频器CSI(Current Source Inverter)
由整流器、滤波器、逆变器等三部分组成。
工作原理是整流电路将电网来的交流电转换成直流电;再经三相桥式逆变
电路转变为频率可调的交流电,供给推进电动机。
电流型变频器的直流中间环节,采用大电感滤波,直流电流波形平直,对
电动机来讲,基本上是一个电流源。
改变整流电路的触发角,就改变了中间直流环节的电压,相当于直流电动
机的调压调速;而改变逆变电路触发脉冲的顺序,即可改变推进电动机的转矩
方向,控制推进电动机转向,从而使控制电路大大简化。
(2)SYNCHRO电力推进
交流电通过三相桥式全控整流电路以及平波电抗器,再经过逆变器转换后
向交流同步电机供电,此种推进方式通常被称为SYNCHRO电力推进。
SYNCHRO变流装置的输出频率,受同步电机转子所处角度控制:
•每当电机转过一对磁极,变流装置的交流电输出相应地交变一个周期,
保证变频器的输出频率和电机的转速始终保持同步,不会出现失步和振荡。
•系统功率因数根据电机速度,从额定速度时的0.9到低速的0之间变化。
SYNCHRO电力推进系统主要有6脉波、12脉波、24脉波等三种结构形式,
谐波成分比较固定,消除比较容易。12脉波SYNCHRO电力推进系统,如果在电
网侧并联有两组LC无源滤波器,对11次、13次谐波进行补偿,则对电网产生
影响的最低谐波分量就是23次谐波,此时的电网质量可以满足船级社的规定,
故12脉波的SYNCHRO电力推进系统应用较多。
SYNCHRO电力推进系统的缺点是:
•低速运行时,电流型变频器将电流控制在零附近脉动,转矩输出也存在
脉动,给轴系带来振动;
•时间常数较大(由于直流电同感性负载相连),所以系统动态响应较差;
•电流型逆变电路中的直流输入电感数值很大才能够构成一个电流源,使
直流回路电流恒定,所以电感重量、体积都很大,使得电流型逆变器使用受到
一定限制。
而其优点,是:
•起动电流接近等于零,起动转矩最高可达50%额定转矩;
•价格上有一定的优势;
•控制方便,操作灵活;
•能匹配特大功率电机,目前已达40~60MW。
10MW以上容量的电力推进装置,ALSTOM公司和STNATLAS公司倾向于选择
SYNCHRO电力推进。
4 交一交变频器+交流同步电机
CYCLO变频器,英文为Cycloconverter,中文译作交一交变频器或循环变
频器。该变频器广泛应用于大功率、低速范围内的交流调速,其调速上限不超
过基频的40%。
交一交变频器+交流同步电机(Cyclo converter+Synchronous motor)驱动
方式,采用CYCLO变频器,通过控制一个可控的桥式反并联晶闸管,选择交流
电源的不同相位区间向交流同步电机提供交流电。
图3所示为典型的6脉波交一交变频器+交流同步电机驱动方式。
图3 “6脉波交一交变频器+交流同步电机”原理图
双绕组电动机,就是电动机定子装有2套同功率但空间相位差30°的绕组,
分别由一套6脉波三相输出交一交变频装置供电。
变频装置输出的每一相都是一个两组晶闸管整流装置反并联的可逆线路:
一组晶闸管整流电路提供正向输出电流,另一组提供反向输出电流。构成这种
交一交变频装置的三相桥式电路,在一个输出周期中三相电流有六次过零,带