什么是电力推进?
电力推进是由电动机来带动螺旋桨或者其他推进器来推动船舶运动,而不是由原动机直接带动推进器。
电力推进系统基本由机械原动机(柴油机、燃气轮机或核动力)构成, 用以驱动交流发电机,发电机再为推进电动机提供动力。
同传统的机械推进方式相比,采用电力推进系统的船舶在经济性、振动噪声、船舶操纵、布置和 安全可靠性等方面具有明显优点。
船舶综合全电力推进系统包括:发电、输电、配电、变电、拖动、推进、 储能、监控和电力管理,是现行船舶平台的电力和动力两大系统发展的综合;它不是电力推进加自动电站 的简单组合,而是从概念到方案、组成、配置、技术等均发生重大变化
能量流与效率分析 Pin
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Generator
P O W E R F L O WPoutPower lossesPoutSwitchboardTrans-formerFrequencyconverterElectricMotor上图中告诉各个环节的效率和功率因素 要会计算相应的有功功率 视在功率
电力推进节能原因分析
? 节能原因一
可调速的定距桨比定速可调螺距桨的水动力效率高。
? 节能原因二
电力推进系统的发电柴油机工作在定速和高负荷区对应的燃油效率较高而机械推进系统原动机燃油效率随负载变化差异很大等。差别在较低推力的时候,比如DP和机动航行非常明显。
船舶电力推进系统的优点
一:船舶电力推进系统类型
1. 直流推进: 可控硅整流器+直流电动机
改变触发电路输出脉冲的相位,从而改变直流电机的电枢电压,再由此改变电枢电流,实现电机速度的平滑调节.
特点:调速简单、性能好;结构复杂、维护困难。D.C.M存在功率极限和转速极限 2. 交流推进
① 变距桨+交流异步电动机
优点:A几乎没有影响电网的谐波,因为没有采用大功率电力电子器件; B 电动机转矩稳定没有脉动; C在设计点运行时效率很高。
② 电流型变频器+交流同步电动机 ③ 交一交变频器+交流同步电动机 ④ 电压型变频器+交流异步电动机
永磁电机推进:
交流方波驱动的永磁无刷直流电动机 交流正弦波驱动的永磁同步电动机
3,交流电力推进系统优点: (1)交流电机的极限容量大。
(2)降低了电机的总损耗,提高了效率。 (3)可以采用较高的电压。
(4)交流电机的结构比直流电机简单,维护方便。
二:重点和关键技术:调速, 实现能量转换和电气传动 主流技术:
Siemens V/F矢量控制技术:SSP ABB DTC直接转矩控制技术:AZIPOD
三:与6脉波变频装置相比,12脉波变频装置具有系统响应速度快、谐波含量少、损耗降低、转矩脉动低等优点。其缺点是所需电子元件数量大,对于6脉冲电路需要36个晶闸管,而12脉冲电路需要72个晶闸管,因而增加了成本。
船舶电力系统组成
(1)电流型变频器CSI(Current Source Inverter)
? 由整流器、滤波器、逆变器等三部分组成。
? 工作原理是整流电路将电网来的交流电转换成直流电;再经三相桥式逆变电路转变
为频率可调的交流电,供给推进电动机。
? 电流型变频器的直流中间环节,采用大电感滤波,直流电流波形平直,对电动机来
讲,基本上是一个电流源。
? 改变整流电路的触发角,就改变了中间直流环节的电压,相当于直流电动机的调压
调速;
? 改变逆变电路触发脉冲的顺序,即可改变推进电动机的转矩方向,控制推进电动机
转向,从而使控制电路大大简化。
(2)SYNCHRO电力推进
交流电通过三相桥式全控整流电路以及平波电抗器,再经过逆变器转换后向交流同步电机供电,此种推进方式通常被称为SYNCHRO电力推进。 SYNCHRO输出频率,受同步电机转子所处角度控制:
? 每当电机转过一对磁极,变流装置的交流电输出相应地交变一个周期,保证变频
器的输出频率和电机的转速始终保持同步,不会出现失步和振荡。
? 系统功率因数根据电机速度,从额定速度时的0.9到低速的0之间变化。
? SYNCHRO电力推进系统主要有6脉波、12脉波、24脉波等三种结构形式,谐波成
分比较固定,消除比较容易。
12脉波SYNCHRO电力推进系统,如果在电网侧并联有两组LC无源滤波器,对11次、13次谐波进行补偿,则对电网产生影响的最低谐波分量就是23次谐波,此时的电网质量可以满足船级社的规定,故12脉波的SYNCHRO电力推进系统应用较多。
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