摘要:船舶電力推進系統(tǒng)是為某高校模擬船舶各種運行工況而設(shè)計的一套裝置,由小比例實驗平臺和仿真系統(tǒng)兩部分所組成。本推進系統(tǒng)的使用,改變了傳統(tǒng)船舶電力推進變頻調(diào)速系統(tǒng)負載側(cè)的工作模式,不僅是簡單,而且可模擬各種負載,并在很大程度上減輕了實驗?zāi)芎模到y(tǒng)調(diào)試完畢使用至今,工作穩(wěn)定正常,客戶反映良好。
一、項目簡介
船舶電力推進系統(tǒng)是為某高校模擬船舶各種運行工況而設(shè)計的一套裝置,由小比例實驗平臺和仿真系統(tǒng)兩部分所組成。3臺75kW,1200r/min的發(fā)電機組可并聯(lián)發(fā)電運行,除供給機艙設(shè)備及照明設(shè)備用電,經(jīng)升壓裝置、變頻裝置驅(qū)動推進電機,用水力測功器模擬螺旋槳吸收功率,整個實驗分為兩部分進行,先期采用外部電網(wǎng)供電。
具體研究內(nèi)容包括:
1)主推進機槳裝置的型式及結(jié)構(gòu)的設(shè)計與性能優(yōu)化研究。
2)諧波影響研究。
3)整流,逆變(變頻)裝置、諧波抑制裝置等內(nèi)在特性及*匹配優(yōu)化指標。
4)船舶綜合能量管理體系研究。
5)船舶電力系統(tǒng)暫態(tài)工況分析。
仿真系統(tǒng):
硬件部分:船舶電力推進仿真器。
軟件部分:船舶電力推進系統(tǒng)模型。
主要技術(shù)指標與功能要求:
1)發(fā)電機為三臺75kW柴油發(fā)電機,以便并車運行。
2)為減少電網(wǎng)中諧波的影響,加裝濾波裝置。
3)考慮到電力推進設(shè)施直接使用380V/50Hz岸電的情況,配電系統(tǒng)進口單獨留一路接岸電。
4)變頻裝置采用Siemens6SE71設(shè)備。
5)監(jiān)控軟件擬由客戶自行研制。
二、系統(tǒng)介紹
1.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成該系統(tǒng)的主要部分如圖1所示。
圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成
2.系統(tǒng)總體技術(shù)
該實驗室推進系統(tǒng)采用三相690v電制,通過變頻技術(shù)控制一臺180kw交流異步推進電機,調(diào)節(jié)負載電機轉(zhuǎn)速,滿足船舶在各種作業(yè)工況的航速要求。該實驗室推進系統(tǒng)分駕駛室、集控室錄艙三個操縱控制部位,控優(yōu)先級依次為機艙、集控室、駕駛室,且相互聯(lián)鎖,只有一處操縱控帶效。
3.系統(tǒng)功能
作為一個實驗室推進系統(tǒng),考慮以下兩個方面:
1)作為一個推進系統(tǒng),該系統(tǒng)應(yīng)該是完整的,*的,可靠的,代表該領(lǐng)域發(fā)展趨勢的,
2)同時作為一個實驗室教學用途,該系統(tǒng)應(yīng)該是模塊化的、多層次的、多用途的、原理菲的、易于擴展的。
本實驗系統(tǒng)正是基于以上兩點考慮的,從層次上分為以下幾個層次:
1)升壓系統(tǒng)。
2)整流、逆變系統(tǒng),制動系統(tǒng)。
3)推進和負載系統(tǒng)。
整流升壓
變壓器將三相660v,50Hz的交流電變換成兩個相位相差30。電角度的:690V/50Hz的交流電供變頻器使用。兩個變壓器間有15。相位差。
通過一個開關(guān)將本系統(tǒng)自動分成6脈動和12脈動系統(tǒng),以便于實驗室模擬不同整流系統(tǒng)個系統(tǒng)的諧波因素。
在負載側(cè),一臺180kW的推進電機帶動一臺180kW、750r/min的負載電機,該電機是用‘擬舵槳系統(tǒng)的典型的M~N2負載,其輸出直接連接到變頻器的逆變輸入端,從而連接到直流母約這就意味一旦系統(tǒng)正常運行后,來自于系統(tǒng)輸入端的功率要求將大為降低。
該船用空冷變頻系統(tǒng)基于12脈沖二極管整流,配置內(nèi)部制動斷路器及外部制動電阻,該具有一臺電動方式行的輸出變頻器(供給推進電機),和一臺發(fā)電方式運行的輸出變頻器(連接載電機)。該系統(tǒng)具有推進電機和負載電機之間的電氣聯(lián)鎖保護。
三、控制系統(tǒng)調(diào)試
本系統(tǒng)實際的調(diào)試可分為遠端控制及就地控制,遠端控制可采用siemensS7系列PLC+上位機監(jiān)控軟件實現(xiàn),也可采用第三方的控制軟件,就地控制則利用6se71本身自帶的I/O端子進行裝置的動作實現(xiàn)。
1.關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置
本系統(tǒng)分為推進與負載兩部分,推進部分采用速度控制,負載部分采用轉(zhuǎn)矩控制,因此在參數(shù)設(shè)置上:
對于推進系統(tǒng):p100=4(帶測速機的矢量控制)
P443=3002(速度給定由profibus傳輸)
對于負載系統(tǒng):p100=3(不帶測速機的矢量控制)
P587=1(采用轉(zhuǎn)矩控制)
P486=3002(負載轉(zhuǎn)矩值由profibus傳遞過來,以模擬各種負載情況)
另外還有相應(yīng)的運動信號,如:起動,停車,加、減速等,則可通過相應(yīng)的變頻器控制參數(shù)進行設(shè)置,可以同時設(shè)置遠端與近端控制兩套參數(shù),通過端子開關(guān)切換進行方便的參數(shù)組選擇。
2.調(diào)試要點
1)由于本系統(tǒng)采用一臺與推進電機相同的電機來模擬各種不同工況下的負載情況,因此對于負載電機的驅(qū)動,采取了轉(zhuǎn)矩控制加以實現(xiàn),在負載轉(zhuǎn)矩的方向給定上,一定要注意其方向與推進電機的運行方向相反,否則起不到阻轉(zhuǎn)矩的作用;
2)通過對參數(shù)p486的不同賦值(在上位機程序中編寫),可以模擬不同的負載狀況,如M~N2,M=const,P=const,應(yīng)注意工況的選擇。
四、結(jié)束語
本推進系統(tǒng)的使用,改變了傳統(tǒng)船舶電力推進變頻調(diào)速系統(tǒng)負載側(cè)的工作模式,不僅是簡單,而且可模擬各種負載,并在很大程度上減輕了實驗?zāi)芎?,系統(tǒng)調(diào)試完畢使用至今,工作穩(wěn)定正常,客戶反映良好。