1、第二章船舶同步發(fā)電機的并聯(lián)運行概要并聯(lián)運行： 2臺以上的發(fā)電機通過共同母線向全船負(fù)荷提供電力，這就是通常所說的并聯(lián)運行。 多單元并行優(yōu)勢：1)由于船舶運行狀況變化多，耗電量變化也大。 例如，船舶在停泊和裝卸兩種不同的駕駛狀況下工作時，耗電量可能有8倍以上的不同。 采用2臺以上的小容量的發(fā)電機，根據(jù)負(fù)載的大小改變運行方式，使發(fā)電機始終維持最佳的運行狀態(tài)(額定負(fù)載下運行效率最高)的3正確同步法(準(zhǔn)同步法)正確同步法是現(xiàn)在船舶上普遍采用的合并方法，合并單元和運行單元雙方的電壓、頻率通常，船上采用的手動并行車、粗同步電抗器并行車或自動并行車屬于該并行車方法。 自同步法：原動機使未被勵磁的發(fā)電機的轉(zhuǎn)速接

2、近同步轉(zhuǎn)速，即接通發(fā)電機的主開關(guān)，立即對發(fā)電機施加勵磁，通過單元間的自行作用引入同步，使發(fā)電機和電力系統(tǒng)并聯(lián)運行。雙船舶同步發(fā)電機準(zhǔn)同步并網(wǎng)1準(zhǔn)同步并網(wǎng)條件對于三相交流同步發(fā)電機準(zhǔn)同步并網(wǎng)，理想情況下滿足以下三個條件：1)從屬并網(wǎng)單元的電壓與運行單元(或電網(wǎng))的電壓大小相等：2)等待單元的頻率與運行單元(或電網(wǎng))的頻率值并車操作是指檢測并發(fā)龜單元的電壓、頻率、相位并進(jìn)行調(diào)整，在滿足上述3個條件的瞬間通過發(fā)電機主開關(guān)的接通、接通，投入電網(wǎng)。 由此，能夠保證并車接通時沒有沖擊電流。 并行可以保持穩(wěn)定的同步運行。 4 )因為順序一致，安裝滿足，所以稍微分析一下滿足這三個條件的理由，如果不滿足的話，會

3、有什么結(jié)果呢？ 1假設(shè)待機單元和運行單元的頻率相等，初始相位相同，但電壓的大小不同，待機機的電壓比運行單元(電網(wǎng))的電壓大，DW開關(guān)和靜電觸頭之間有電壓u，此時接通，2臺發(fā)電機之間產(chǎn)生環(huán)流IPH，2 IPH=U/j (X1 X 2) IPH-相位延遲U 90 -無效性的電流環(huán)流IPH對兩發(fā)電機均壓作用(1) IPH與I2同相。 由電樞反應(yīng)的理論可知，發(fā)電機F2相當(dāng)于增加感應(yīng)性的負(fù)載電流，引起減磁性的電樞反應(yīng)，減少發(fā)電機的端子電壓。 (2)對于運轉(zhuǎn)發(fā)電機F1來說，IPH與I1反相，即IPH與I1同相，相當(dāng)于使發(fā)電機F1增加電容性電流輸出，電樞反應(yīng)的性質(zhì)為增磁效果。 因此，增大F1的端子電壓，最后

4、，使2臺發(fā)電機并聯(lián)運行到相同的電壓u，設(shè)為U1UU2。 如上所述，當(dāng)頻率相同、初始相位相同、電壓不同時，兩臺發(fā)電機和車在兩個單元之間產(chǎn)生無效的環(huán)流，這種環(huán)流對兩臺發(fā)電機起到均壓的作用，也稱為平衡電流。 但是，由于發(fā)電機并豐瞬間出現(xiàn)的等值電抗小，所以在電壓差大時進(jìn)行并車操作，在接通瞬間產(chǎn)生大的沖擊電流。 比穩(wěn)定的環(huán)流大得多。 這是因為穩(wěn)定的環(huán)流基本上由兩臺發(fā)電機的同步電抗決定，同步電抗遠(yuǎn)大于發(fā)電機在并車瞬間出現(xiàn)的等值電抗。 過大的沖擊電流對發(fā)電機和電力系統(tǒng)都不利，IPH過大： (1)電磁力IPH的平方容易損壞母線；(2)沖擊扭矩過大；(3)跳閘(并車失敗)，因此在規(guī)范中規(guī)定，并車操作中的電壓差不

5、要超過10 2 )假定待機單元和運行單元的電壓相等，頻率相等，但初始相位角不同，0不為零。如果此時接通，則刀片開關(guān)Dw的可動觸頭之間依然存在電壓差u，仍然產(chǎn)生平衡電流IPH，但由于與U1、U2的夾角不再是90，而是/2，因此該平衡電流IPH不再是純無效的性質(zhì)。 關(guān)于并聯(lián)發(fā)電機F2，能夠?qū)PH分解為2個成分(有效成分IPHP、無效成分IPHq) IPHP與U2同相，為了使表示該有效成分對并聯(lián)發(fā)電機輸出有效功率(發(fā)電機作用)、轉(zhuǎn)速降低的發(fā)電機F1運行，需要使IPH與I1同相， 將-IPH分解為兩個成分(有效成分IPHP、無效成分IPHq )，IPHP與U1反相，有效成分使發(fā)電機F1吸收有效電力(

6、電動機作用)，轉(zhuǎn)速上升，最終并聯(lián)單元相位一致而進(jìn)入同步運轉(zhuǎn)，無效成分IPHq， IPHq的電樞反應(yīng)性質(zhì)為去磁效應(yīng)(相當(dāng)于延遲各自的電壓90，增加感應(yīng)性負(fù)載)，使電網(wǎng)電壓稍微減小，由于這兩個無效電流的大小相等，作用的結(jié)果，兩臺發(fā)電機電壓不能產(chǎn)生差異。 同樣，相位差不要規(guī)定得太大(IPH 0)。 一般的相位差在15以內(nèi)。 3 )假定待機單元和運行單元的電壓相等，初始相位相同，但是頻率不同。 同2 )產(chǎn)生自步作用，試圖克服兩機轉(zhuǎn)速的差異，能夠拉進(jìn)同步嗎？ (1)頻率差不太大，自步作用在180以內(nèi)時，WS=0，衰減振蕩幾次后就可以引入同步；(2)頻率差過大時，自步作用在180以內(nèi)時，WS=0，不足以進(jìn)

7、行失步。 規(guī)范規(guī)定，一般頻率差可以在1%以內(nèi)。二級發(fā)電機并行車步和檢測單元1手動準(zhǔn)同步并行車步(流程圖) (同步表的使用)檢測2頻率差、相位差的方法：在同步指示燈法用指示燈檢查相位是否一致，根據(jù)指示燈的連接方式，可分為明暗法和燈光旋轉(zhuǎn)法。 (1)燈光明暗法：將3個(也可以僅是2個)顯示燈L1、L2、L3在開關(guān)的兩端分別與發(fā)電機和網(wǎng)格的對應(yīng)相連接。 各燈兩端的電壓是各對應(yīng)相間的電壓差u，如并車條件的研究所說明的那樣，如果存在電壓差、頻率差、相位差，則在發(fā)電機主開關(guān)的兩端出現(xiàn)電壓差，3個燈點亮。 由于施加于燈的電壓的大小根據(jù)相位差而變化，所以3個顯示燈隨著相位差的變化而同時變亮或變暗。 頻率差越大

8、，燈的亮度、暗度的變化越快。 頻率差越小，燈的亮度、暗度的變化越慢。 同步標(biāo)志：燈光明亮、暗變化緩慢、燈完全熄滅時，正好相位完全一致時，即并車操作中需要捕捉的接通時刻。 (2)燈旋轉(zhuǎn)法：如圖(b )那樣配線燈。 在待機發(fā)電機的頻率f1高于柵格頻率fw時，它們之間的相對運動的角速度為2(f1-fw )。 如圖(c )所示，當(dāng)使電網(wǎng)電壓矢量靜止時，待機發(fā)電機電壓矢量為頻率差角速度ws2(f1-fw )。 反時針旋轉(zhuǎn)。 關(guān)于3個燈的熄滅順序，與L1-L2-L3-L1相反，在待機發(fā)電機的頻率f1比網(wǎng)格頻率fw低的情況下，3個燈的熄滅順序根據(jù)成為l1-l3-l2-的燈的旋轉(zhuǎn)方向和速度來判別頻率差的方向和

9、大小，判別頻率預(yù)設(shè)同步標(biāo)志：燈停止旋轉(zhuǎn)，L1燈完全熄滅，L2、L3的亮度相同。 (燈光明暗法只能分辨大小)，3 )同步表進(jìn)行準(zhǔn)同步并車：同步指示燈作為輔助并車的指示，在實船上主要采用整步表指示待機和電網(wǎng)的電壓相位差、頻率差及其方向。粗同步并車法：使用電抗器限制沖擊電流，保證牽引同步的并車法。(條件緩和)并行電抗器：功能：限流，=180點并行，將IPH限制為Ie(1.2-1.8Ie ) (由于粗同步電抗器也是以短時間動作制進(jìn)行設(shè)定，所以并行車完成后，必須切除的粗同步并行車的實際配線分析，第三節(jié)船舶同步發(fā)電機準(zhǔn)同步自動并行自動并行車裝置的功能和構(gòu)成功能： (1)頻差方向的鑒別，檢測并行發(fā)電機和電網(wǎng)

10、電壓的頻差，根據(jù)頻差方向自動向并行單元發(fā)出增速或減速信號。 使合并單元的頻率接近電網(wǎng)的頻率，建立會門條件。 (頻率預(yù)設(shè)) (2)鑒別接通條件，設(shè)置一個接通門，檢測三個條件(3)接通時刻，考慮主開關(guān)固有的動作時間，并據(jù)此提前發(fā)出指令。 參照方框圖，二脈動電壓與其汽車并聯(lián)條件的關(guān)系1脈動電壓的形成所謂脈動電壓，是指待機發(fā)電機電壓頻率與電網(wǎng)電壓頻率不一致但沒有大的差別，發(fā)電機電壓與電網(wǎng)電壓振幅相等這兩個交流電壓的差。 假設(shè)待機發(fā)電機和電網(wǎng)電壓分別為u1=Um sinw1t u2=Um sinw2t，則脈動電壓的瞬時值為usu1- u2=um (sin w1t-sin w2t )=2um sin (w

11、1- w2) t/2，脈動電壓的瞬時值波形為實線部分，虛線為脈動電流在自動并行車裝置中，最實用的是脈動電壓振幅變化規(guī)律。 通過對Us進(jìn)行整流(取正的半波)、濾波(切斷(w1 w2)的高次諧波部分)，從1、2兩端得到的電壓波形成為脈沖電壓振幅變化曲線的正的半波部分。 其公式中，us2um sin (w1- w2) t/2=2umsinwst/2=2um sin/2=wst0(相位角，0為初始相位角) 2脈動電壓的性質(zhì)脈動電壓的周期為TS，脈動電壓與并行車的3個條件的關(guān)系：1)脈動電壓過零因此，脈動電壓過零時，請閉合主開關(guān)。 2 )脈動周期TS足夠長，表示頻率差在允許范圍內(nèi)。 (準(zhǔn)同步并車的三個條

12、件可以由以上兩個條件代替)，三準(zhǔn)同步并車裝置分類自動準(zhǔn)同步并車裝置可以分為兩種，一定越前時間的像自動并車裝置這樣的裝置保證在規(guī)定的越前時間發(fā)出接通脈沖。 2使越前角一定的汽車并車裝置這樣的裝置，以規(guī)定的越前角產(chǎn)生接通脈沖。 此時的越前時間不是由決定的數(shù)值，而是由并車時的角頻率差決定的。 這種裝置在原理上不保證完全準(zhǔn)確地實現(xiàn)準(zhǔn)同步并行車的條件。 在發(fā)電機主開關(guān)的接通時間少的情況下，比較簡單的一定越前角的并豐裝置成功。 但是，接通時間一長，就不允許采用一定的越前角的并車裝置。 四自動準(zhǔn)同步并行車裝置的典型環(huán)節(jié)技術(shù)方案和原理分析一差頻三角波電壓的形成自動并行車裝置主要通過對脈動電壓進(jìn)行各種檢測和調(diào)整

13、來實現(xiàn)對并行車三個條件的要求，如何獲得理想的脈動電壓是自動并行車裝置的重要環(huán)節(jié)。 正弦形脈動電壓的形成是，發(fā)電機電壓和柵極電壓的值相等，僅在頻率接近的情況下，正弦形脈動電壓過零。 否則，如果兩個電壓值不同，脈動電壓不為零，原來的過零電壓上升1個電平，影響自動井車裝置的可靠動作。 實際上，使用脈動三角波電壓提供給檢測鏈路的脈動三角波電壓與正弦形脈動電壓頻率相同，脈動電壓US與相位角呈線性關(guān)系，不受電壓差和波形失真的限制。電路及分析特征：1)三角波的周期與正弦波脈動電壓相同2 )當(dāng)備用電壓與電網(wǎng)電壓同相時，對應(yīng)于三角波的零點，當(dāng)備用電壓與電網(wǎng)電壓反相時，對應(yīng)于三角波的頂點，相敏電路原理的差頻三角波

14、電壓一般來自相敏電路，相敏電路的基本功能是相位a )原理圖b )輸出波形圖c )各點波形圖、2頻差符號識別及頻率預(yù)調(diào)頻差方向識別鏈接功能：判別頻差的正負(fù)，頻率預(yù)調(diào)(脈沖/連續(xù)) (頻率預(yù)調(diào)) a兩脈壓信號比較法b三脈壓識別法(判斷三脈壓過零順序不同的頻差方向) c模擬比較法ua=r2/R1 (U2-u1 )=R2/r1k (ff-fw )=R2/r1kf， 允許接通頻率差檢測(f=)檢測瞬時頻率差的頻率差三角波的(0)區(qū)間中的直線方程式是，us=2UMT/tsud=dus/dt=2um/ts=umws/ws=kud為某標(biāo)準(zhǔn)電平(反映最大允許接通頻率差)的b全脈沖周期檢測法c 從上式可知，脈沖電

15、壓Us2Um sinwst/2=2Um sin/2的任意一個Us值都總是與一定大小的角對應(yīng)，因此，為了得到一定的過前角q，只要檢測與q對應(yīng)的脈沖電壓值即可。 在相同的脈沖電壓瞬時值Us時，監(jiān)視器的檢測具有與其對應(yīng)的2個角(q和q )，其中只有q是重疊時刻之前的相角，滿足要求。 因此，在設(shè)定修正電路時，必須在凸輪的輸出電路的后級加上單向微分電路，使得只能檢測出單向的脈沖，即越前相位角信號，只有負(fù)脈沖(即一定越前相位角信號)啟動接通控制電路。 (2)一定越前角的調(diào)整：為了使主開關(guān)的可動、靜觸頭恰好在待機機和電網(wǎng)電壓相位重合時閉合，一定越前角q的大小，在q=Wsy t Kd式中： Wsy容許頻率差角頻率tKd主開關(guān)接通固有動作時間。 換算成頻率差的表達(dá)式： q=2 fy tKd (以弧度表示)=360 fy tKd (以角度表示)例如，允許頻率差調(diào)整為025Hz，開關(guān)的固有動作時間為01s，總是超過前相角q 360 025 0 19。 或q 2 025 0 10 05 (弧度)。 由此可知，可以根據(jù)發(fā)電機主開關(guān)的接通動作時間和容許頻率差的數(shù)值來調(diào)整q。 4一