【正文】 后對發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組供給勵(lì)磁電流。圖中虛線方框?yàn)榘l(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分。從而控制旋轉(zhuǎn)勵(lì)磁機(jī)的電 樞電流，經(jīng)過橋堆整流后，再去控制主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流，達(dá)到對主發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電 流的調(diào)節(jié)。 圖 42 AVR 工作原理圖 相復(fù)勵(lì)電路 :由于船上輸電線路短，電網(wǎng)容量小，接入或切除大負(fù)載容易引 起電網(wǎng)電壓波動(dòng)。所 以船上應(yīng)該采用相復(fù)勵(lì)調(diào)壓電路，由電壓互感器和電流互感 器采集船上發(fā)電機(jī)電樞端的電壓和電流信號，進(jìn)行無功調(diào)節(jié)。 電壓差檢測電路 :其輸入電壓經(jīng)變壓器降壓后，由三相全波整流器濾波分壓 17 后得到，分壓與設(shè)定電壓相比較得到電壓差。 PID 調(diào)節(jié)器 :采用一級放大器，電壓差信號經(jīng)過比例、微分、積分調(diào)節(jié)，輸 出給相位控制電路。放大后的電壓差信號輸出給可控硅的觸發(fā)電 路，從而控制可控硅的導(dǎo)通角。在空載時(shí)，各相勵(lì)磁電流滯后于該相電壓約 900 角。在功率因數(shù)等于 1 時(shí)移前角度最大 (但小于 90176。 ，滿足了可控硅上所加的勵(lì)磁電壓相位變化的要求 (180176。 =27176。 主晶閘管整流電路 :采用可控硅整流?？煽毓璧膶?dǎo)通角和導(dǎo)通時(shí)間由電流互感器和自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器的合成信號 控制。 圖 4 一 3 本文相復(fù)勵(lì)磁系統(tǒng)的仿真模型圖 。 18 圖 當(dāng)整流器的負(fù)載電流從空載變到短路水平時(shí)，三相全波橋式整流電路運(yùn)行在三個(gè)不同的方式之一。 （ 41） 圖 43 相復(fù)勵(lì)系統(tǒng)仿真模 型 式中 : — 勵(lì)磁機(jī)的內(nèi)電動(dòng)勢 — 電壓分量的系數(shù) 一電流分量的系數(shù) tV — 主發(fā)電機(jī)的電樞電壓 tI — 主發(fā)電機(jī)的電樞電流 (42) 式中： — 整流器的負(fù)載電流 tttpe IjKVKV ??eVpKtKefd VIKI ?nI 19 一整流器換相系數(shù) 一 主發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流 （ 43） (44) 式中 ： 一自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器參考電壓 — 發(fā)電機(jī) d軸電樞端電壓 — 發(fā)電機(jī) q軸電樞端電壓 — 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器輸出電壓 — 勵(lì)磁電壓的初始值 — 勵(lì)磁機(jī)的有效增益 RT — 低通濾波器時(shí)間常數(shù) 一反饋環(huán)節(jié)輸出電壓 一綜合后的電壓差信號 (45) 式中： 一勵(lì)磁機(jī)的時(shí)間常數(shù) 一勵(lì)磁機(jī)輸出電壓 fSV — 勵(lì)磁機(jī)的磁飽和函數(shù) 磁飽和函數(shù)根據(jù)勵(lì)磁機(jī)飽和特性曲線確定 eTfVcKfdIrqdtf sTVVV ???? 11)()( 22ffs ta btfefr e f VVVKVVV ?????? 0refVdVqVstabV0fVeKffVV?)(1 feeff VssTKEV ??? 20 第五章 船舶電站逆功率保護(hù) 船舶電站是船舶的重要組成部分，是船舶電力系統(tǒng)的核心，船舶電站的可靠運(yùn)行對保證船舶安全具有重要意義。此外，誤操作或局部故障都容易導(dǎo)致全船停電，威脅船舶航行的安全，因此系統(tǒng)應(yīng)合理配置安全可靠的保護(hù)裝置。 船舶故障與保護(hù)裝置 船舶電站系統(tǒng)的故障現(xiàn)象主要以“主開關(guān)跳閘”作為其代表性特征 。發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，作為主開關(guān)來接通和斷開主電路，在故障時(shí)它又作為保護(hù)裝置對主電路的短路、過載、以及欠壓等故障進(jìn)行保護(hù)，自動(dòng)斷開主電路；另外，當(dāng)兩臺(tái)以上發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，有可能因某 種原因造成同步發(fā)電機(jī)不但不發(fā)出有功功率，而且還從電網(wǎng)上吸收有功功率（即出現(xiàn)逆功率），使得電網(wǎng)上其它未處于逆功率狀態(tài)工作的發(fā)電機(jī)輸出的有功功率增加，可能造成發(fā)電機(jī)因過載運(yùn)行而跳閘，故還應(yīng)設(shè)置逆功率保護(hù)裝置，通過“主開關(guān)”脫扣裝置將處于逆功率狀態(tài)的運(yùn)行的發(fā) 電機(jī)從電網(wǎng)上切除。 21 同步發(fā)電機(jī)的逆功率運(yùn)行 同步發(fā)電機(jī)的逆功率運(yùn)行，是指同步發(fā)電機(jī)不是發(fā)出有功功率，而是從電網(wǎng) 吸收有功功率，發(fā)電機(jī)運(yùn)行于電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，稱之為發(fā)電機(jī)的逆功率。 由于同步發(fā)電機(jī)并車時(shí)允許出現(xiàn)一定程度的逆功率幫助發(fā)電機(jī)拉入同 步，此時(shí)逆 功率保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。不過，發(fā)電機(jī)的過載保護(hù) 是有時(shí)限的 。原動(dòng)機(jī)為渦輪機(jī)時(shí)，逆功率整定值為發(fā)電機(jī)額定功率的 2%—— 6%。 同步發(fā)電機(jī)的逆功率保護(hù)由逆功率繼電器承擔(dān)。當(dāng)同步發(fā)電機(jī)出現(xiàn)逆功率并達(dá)到或超過 保護(hù)動(dòng)作整定值時(shí)，逆功率繼電器延時(shí)動(dòng)作，將發(fā)電機(jī)主開關(guān)切除，使該發(fā)電機(jī)退出并聯(lián)運(yùn)行。 圖 51 GG—— 21 型感應(yīng)式逆功率繼電器 逆功率繼電器工作原理如上圖所示，發(fā)電機(jī)逆功率時(shí)，接通兩個(gè)靜觸頭，輸出使發(fā)電機(jī)跳閘的信號。 船舶電站模擬逆功率仿真 首先，啟動(dòng)第一臺(tái)發(fā)電機(jī)，正常運(yùn)行。 目前，在船舶上，有手動(dòng)同步并車方法和自動(dòng)準(zhǔn)同步并車方法。手動(dòng)準(zhǔn)同步并車方法又有同步指示燈法和整步表法兩種。 (2)待并發(fā)電機(jī)的頻率與電網(wǎng)頻率相等。 23 兩臺(tái)發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行 圖 53 并聯(lián)運(yùn)行模擬器仿真 然后第一臺(tái)發(fā)電機(jī)發(fā)生逆功率故障，如下圖： 圖 54 對發(fā)電機(jī) 1 設(shè)置逆功率故障 24 最后，第一臺(tái)發(fā)電機(jī)自動(dòng)停車。發(fā)電機(jī)組逆功率繼電保護(hù)裝置的誤動(dòng)作故障的隱蔽性極強(qiáng) ,特別是在船舶航行中出現(xiàn) ,由于缺少陸上人員的幫助和指導(dǎo)很難得到及時(shí)有效的處理 ,必然會(huì)給船舶安全航行帶來隱患。 26 第六章云河輪柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)仿真 云河輪電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) “云河”輪噸位達(dá)到六萬八千多噸，采用三相交流電力系統(tǒng)，最多可由 4 臺(tái) 同步發(fā)電機(jī)組并聯(lián)向電網(wǎng)供電，云河輪電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 6 一 1 所示。當(dāng)船 舶裝卸或進(jìn)出港時(shí)，根據(jù)增長的負(fù)荷需求，需要有兩臺(tái)或更多的發(fā)電機(jī)投入并網(wǎng) 運(yùn)行，不在網(wǎng)的發(fā)電機(jī)將被設(shè)定為備用。電網(wǎng)通過空氣斷路器主開關(guān)向主電網(wǎng)供電，船舶用電設(shè)備的種類比較多，有些設(shè)備相對于發(fā)電機(jī)組的容量比較大，如冷藏集裝箱和側(cè)推器等。側(cè)推器的額定功率2200KW，額定電壓 3000V，額定電流 465A。把這些子模型聯(lián)合起來，就構(gòu)成了云河輪的電力系統(tǒng)模型，如 圖 6 一 1船舶電站仿真系統(tǒng)方框圖所示 27 圖 61 船舶電站仿真系統(tǒng)方框圖 柴油發(fā)電機(jī)組模型含有 :柴油原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩平衡方程，調(diào)速器伺服方程，同步發(fā) 電機(jī)六階微分方程和相復(fù)勵(lì)裝置電壓調(diào)整方程。同步發(fā)電 機(jī)在柴油原動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下運(yùn)轉(zhuǎn)，與電 網(wǎng)合閘后發(fā)出電能，向船舶電網(wǎng)供電 。應(yīng)急 發(fā)電機(jī)組只配置簡單的調(diào)速器，調(diào)速范圍小一些 。船舶電網(wǎng)有主電網(wǎng)和應(yīng)急電網(wǎng)兩部分，相互之間用傳輸線和自動(dòng)開關(guān) 相連接，由于應(yīng)急發(fā)電機(jī)組的容量很小，故主電網(wǎng)可以通過傳輸線連接裝置向應(yīng) 急電網(wǎng)供電，而應(yīng)急電網(wǎng)不能向主電網(wǎng)供電。 28 負(fù)載模型含感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載方程和靜 負(fù)載方程。根 據(jù)負(fù)載特性，總體上分為三大類，感應(yīng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載、靜負(fù)載和無功功率補(bǔ)償負(fù)載。 29 圖 57 運(yùn)河輪電力系統(tǒng) SIMLITINK 系統(tǒng)仿真圖 30 船舶電 站過電流保護(hù)模擬仿真 一臺(tái)發(fā)電機(jī)正常啟動(dòng)，并帶 80%負(fù)載運(yùn)行 然后 臺(tái)起動(dòng)， 向電網(wǎng)供電。 31 第一臺(tái)發(fā)電機(jī)停車。通過 MATLAB 中的同步發(fā)電機(jī)模塊和負(fù)載模塊，結(jié)合調(diào)速系統(tǒng)建立了運(yùn)河輪的柴油發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)仿真模塊，對發(fā)電機(jī)的一些電力 過程進(jìn)行了仿真。使用 MATLAB 軟件仿真，仿真了某些實(shí)際無法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。 隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)數(shù)字計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)由于其精度高、改變參數(shù)方便、重復(fù)性好等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)開始逐漸取代傳統(tǒng)的物理仿真系 統(tǒng)。 值得提出的是，如何進(jìn)一步的解決仿真的實(shí)時(shí)性和模型的交互性問題，有賴于更深入的研究。船舶電氣設(shè)備及