船舶电站船舶同步发电机频率及有功功率自动调整.ppt
第五章 船舶同步发电机频率及有功功率自动调整,第一节 概述第二节 调速器作用原理和特性第三节 并联运行的同步发电机之间有功功率的分配 第四节 自动频载调节装置原理,第一节 概述,船舶电站负载发生变化，使原动机的驱动功率与发电机组负载功率的平衡关系被破坏，引起发电机组转速的变化，而使电网频率发生变化（f=Pn/60）。当电网频率降低时，由于异步电动机的转速下降，轴上输出功率和效率降低。在电动机电压不变的情况下，磁化电流增加会引起铁芯和绕组发热；当频率高于额定值时，电动机转速升高，其输出功率增加，使电动机过载。,国标规定-1,钢质海船入级与建造规范第3篇9.7.3.1条带动发电机的原动机(包括柴油机和汽轮机)须装有调速器，其调速特性应符合下列规定:当突然卸去额定负荷时，其瞬时调速率不大于额定转速的10%,稳定调速率不大于额定转速的5%，稳定时间(即转速恢复到波动率为1%范围的时间)不超过5s。,动态调速特性,国标规定-2,钢质海船入级与建造规范第4篇第4.1.7.6条并联运行的各交流发电机组均应能稳定运行，且当负载在总额定负载的20%100%范围内变化时，各机组所承担的有功负载与总负载按机组定额比例分配值之差，应不超过下列数值中的较小者:(1)最大机组额定有功功率的15%。(2)各个机组额定有功功率的25%。,一次调节与二次调节,频率的一次调节当柴油发电机组输出功率变化时,依靠柴油机调速器的固有特性自动改变油门的开度，实现频率与机组间功率的分配及平衡的过程。频率的二次调节通过手动或自动频载调节器，控制伺服电动机的正反转，改变调速器弹簧的压力，使调速特性上下平移.实现频率和机组功率的分配的调节过程。,第二节 调速器作用原理和特性,1-竖轴2-离心飞锤3-联接器4-套筒 5-弹簧 6-油压缸7-燃油泵8-配压阀 9-柴油机10-蜗轮蜗杆11-伺服马达,柴油机调速系统原理图,电子调速器框图,调速特性,调速特性,有差调速特性在新的稳定平衡状态下，柴油机承担负荷增大，进油量也增加，但转速却下降。无差调速特性转速(或频率)与输出功率大小无关。,调差系数Kc,式中：-调速特性斜率 n,p-标么值,二、单机运行时频率的调整,转速(频率)的一次调节当柴油机输出功率变化时，依靠调速器的固有调速特性自动改变油门的开度.实现转速与功率平衡的凋节过程对有差调速特性的调速器来说，必须迸行二次调节。,调速器二次调节,单机手动调频,第三节 并联运行的同步发电机之间有功功率的分配,当两台发电机组并联运行时，各机组的频率都是相同的。有功功率的分配取决于各机组的调速特性。,1号机组的功率增量为2号机组的功率增量为式中:Kc1，Kc2-1号、2号机的调差系数；f-频率变化量。,这种方法在船舶上应用最多,有差调节法,各机组的功率增量为,称为并联系统的平均调差系数。,功率均匀分配,船舶上多采用同容量、同型号的机组并联运行，调速器的型号亦相同，即应使各机组的调差系数相同，Kc1=Kc2=Kcn。实际上，当调速器的调差系数不可调时，很难满足Kc完全一致。另外，由于调速器结构中的间隙，使调速器有失灵区，其调速特性并不是一条理想的直线而是一条宽带。,功率均匀分配很难！,调速器的失灵区,第四节 自动频载调节装置原理,频率及有功功率自动调整装置协助原动机调速器自动地维持电网频率为额定值，以及并联运行发电机之间的有功功率均衡分配的一种自动调整装置。可以与自动并车装置配合，完成待并发电机的频率调节，创造同步合闸的条件，在同步并联后使运行机组负荷自动转移。有机组需解列时，也能自动进行负荷的转移。,-称为自动并联运行控制器,自动调频调载的基本组成,1.频率变换器 频率变换器是用来测量电网的频率，并把频率与额定值之差，变换为一直流电压信号送给调整器。,式中:-频率变换器输出直流电压V；-频率变换系数V/Hz；-电网实际频率Hz；-电网额定频率Hz。,谐振式频率变换器,频率变换器输出特性,基于波形变换的频率变换器,基于波形变换的频率变换器,当f=fN时，方波的正、负半波幅值宽度相等，平均值为零，即Usc=0；当f0；当ffN时，usc0。,式中:fN-额定频率;TN-额定频率对应的周期。,设输入信号的频率为f,则取平均值电路的输出为,从上式可看出，输出只与电网电压的频率差成正比，而与电压的大小无关。,2.功率变换器（测功器）,功率变换器：用来测量发电机输出的有功功率，并将测得的有功功率值变换成与之成正比的直流电压信号，即,式中:Up-功率变换器输出直流电压V;Kp-功率变换系数V/kW;P-发电机实际输出的有功功率，kW.,根据相敏原理构成的功率变换器,功率变换器矢量图,根据相敏原理构成的功率变换器,3.调整器,调整器又称执行元件，它是根据功率差与频率差综合信号，或运算环节送入信号的极性和大小，变换成相应的脉冲调整信号，作用到调速器的伺服电动机进行二次调节，实现频率和有功功率的自动调节。,
