摘要：船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)是為某高校模擬船舶各種運(yùn)行工況而設(shè)計(jì)的一套裝置，由小比例實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和仿真系統(tǒng)兩部分所組成。本推進(jìn)系統(tǒng)的使用，改變了傳統(tǒng)船舶電力推進(jìn)變頻調(diào)速系統(tǒng)負(fù)載側(cè)的工作模式，不僅是簡單，而且可模擬各種負(fù)載，并在很大程度上減輕了實(shí)驗(yàn)?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(xiàng)目簡介
　　
　　船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)是為某高校模擬船舶各種運(yùn)行工況而設(shè)計(jì)的一套裝置，由小比例實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和仿真系統(tǒng)兩部分所組成。3臺(tái)75kW，1200r/min的發(fā)電機(jī)組可并聯(lián)發(fā)電運(yùn)行，除供給機(jī)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(dòng)推進(jìn)電機(jī)，用水力測功器模擬螺旋槳吸收功率，整個(gè)實(shí)驗(yàn)分為兩部分進(jìn)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(jìn)機(jī)槳裝置的型式及結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)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(biāo)。
　　
　　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(jìn)仿真器。
　　
　　軟件部分：船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)模型。
　　
　　主要技術(shù)指標(biāo)與功能要求：
　　
　　1）發(fā)電機(jī)為三臺(tái)75kW柴油發(fā)電機(jī)，以便并車運(yùn)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(jìn)設(shè)施直接使用380V/50Hz岸電的情況，配電系統(tǒng)進(jìn)口單獨(dú)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。　　　　
　　2．系統(tǒng)總體技術(shù)
　　
　　該實(shí)驗(yàn)室推進(jìn)系統(tǒng)采用三相690v電制，通過變頻技術(shù)控制一臺(tái)180kw交流異步推進(jìn)電機(jī)，調(diào)節(jié)負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)速，滿足船舶在各種作業(yè)工況的航速要求。該實(shí)驗(yàn)室推進(jìn)系統(tǒng)分駕駛室、集控室錄艙三個(gè)操縱控制部位，控優(yōu)先級(jí)依次為機(jī)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(gè)實(shí)驗(yàn)室推進(jìn)系統(tǒng)，考慮以下兩個(gè)方面：
　　
　　1）作為一個(gè)推進(jìn)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(shí)作為一個(gè)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)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(kuò)展的。
　　
　　本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)正是基于以上兩點(diǎn)考慮的，從層次上分為以下幾個(gè)層次：
　　
　　1）升壓系統(tǒng)。
　　
　　2）整流、逆變系統(tǒng)，制動(dòng)系統(tǒng)。
　　
　　3）推進(jìn)和負(fù)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(gè)相位相差30。電角度的：690V/50Hz的交流電供變頻器使用。兩個(gè)變壓器間有15。相位差。
　　
　　通過一個(gè)開關(guān)將本系統(tǒng)自動(dòng)分成6脈動(dòng)和12脈動(dòng)系統(tǒng)，以便于實(shí)驗(yàn)室模擬不同整流系統(tǒng)個(gè)系統(tǒng)的諧波因素。
　　
　　在負(fù)載側(cè)，一臺(tái)180kW的推進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)一臺(tái)180kW、750r/min的負(fù)載電機(jī)，該電機(jī)是用‘擬舵槳系統(tǒng)的典型的M～N2負(fù)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(yùn)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(dòng)斷路器及外部制動(dòng)電阻，該具有一臺(tái)電動(dòng)方式行的輸出變頻器（供給推進(jìn)電機(jī)），和一臺(tái)發(fā)電方式運(yùn)行的輸出變頻器（連接載電機(jī)）。該系統(tǒng)具有推進(jìn)電機(jī)和負(fù)載電機(jī)之間的電氣聯(lián)鎖保護(hù)。
　　
　　三、控制系統(tǒng)調(diào)試
　　
　　本系統(tǒng)實(shí)際的調(diào)試可分為遠(yuǎn)端控制及就地控制，遠(yuǎn)端控制可采用siemensS7系列PLC+上位機(jī)監(jiān)控軟件實(shí)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(jìn)行裝置的動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。
　　
　　1．關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置
　　
　　本系統(tǒng)分為推進(jìn)與負(fù)載兩部分，推進(jìn)部分采用速度控制，負(fù)載部分采用轉(zhuǎn)矩控制，因此在參數(shù)設(shè)置上：
　　
　　對于推進(jìn)系統(tǒng)：p100=4（帶測速機(jī)的矢量控制）
　　
　　P443=3002（速度給定由profibus傳輸）
　　
　　對于負(fù)載系統(tǒng)：p100=3（不帶測速機(jī)的矢量控制）
　　
　　P587=1（采用轉(zhuǎn)矩控制）
　　
　　P486=3002（負(fù)載轉(zhuǎn)矩值由profibus傳遞過來，以模擬各種負(fù)載情況）
　　
　　另外還有相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)信號(hào)，如：起動(dòng)，停車，加、減速等，則可通過相應(yīng)的變頻器控制參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可以同時(shí)設(shè)置遠(yuǎn)端與近端控制兩套參數(shù)，通過端子開關(guān)切換進(jìn)行方便的參數(shù)組選擇。
　　
　　2．調(diào)試要點(diǎn)
　　
　　1）由于本系統(tǒng)采用一臺(tái)與推進(jìn)電機(jī)相同的電機(jī)來模擬各種不同工況下的負(fù)載情況，因此對于負(fù)載電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，采取了轉(zhuǎn)矩控制加以實(shí)現(xiàn)，在負(fù)載轉(zhuǎn)矩的方向給定上，一定要注意其方向與推進(jìn)電機(jī)的運(yùn)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(jī)程序中編寫），可以模擬不同的負(fù)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(jìn)系統(tǒng)的使用，改變了傳統(tǒng)船舶電力推進(jìn)變頻調(diào)速系統(tǒng)負(fù)載側(cè)的工作模式，不僅是簡單，而且可模擬各種負(fù)載，并在很大程度上減輕了實(shí)驗(yàn)?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。