[发明专利]一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统和方法。

背景技术

船舶轴带发电机系统简称轴发系统或轴机系统，是由主机驱动船舶发电机，利用主机富裕功率达到节能的目的，可充分利用主机的“储备余量”。采用主机轴带发电，早在直流电制时代各国在中小型船舶上就已应用。随着电力电子技术的发展，轴带发电装置作为节约运行费用及改善机舱管理运行条件的有效手段，以其特有的优越性引起了各国造船界和航运界的重视。其优点是可以有效利用主机能源，经济高效；利于能量综合利用；节约费用，节省空间，改善机舱环境；减少滑油消耗，减少维修保养费用。传统的船舶轴带发电系统一般采用直流轴带发电机，虽然直流轴带发电机电压稳定，转速的影响相对较小。但由于直流电机维护工作量大，目前在船上的应用非常有限。

随着交流电机控制技术的发展，双馈电机作为船舶轴带电机的优势日益明显。双馈电机也称交流励磁电机。双馈电机是电机与电力电子技术和数控技术相结合的产物，是机电一体化的高新技术产品。双馈电机的定子接50Hz工频电网，转子接自动调节频率的交流电源。随着交流励磁自动控制系统对转子励磁电流的频率、幅值大小和相位的调节，双馈电机在电动工况或发电工况下运行，转速都可以调节变化，而定子输出电压和频率可以维持不变，既可以调节电网的功率因数，又可以提高系统的稳定性。无刷双馈电机是交流电机的一种，相比与普通的双馈电机，它不适用电刷和集电环，减少了维护的要求和成本。越来越成为船舶轴带发电系统的主流电机。但是由于无刷双馈电机的特性，导致其在亚同步速时，控制侧会消耗一定的功率，从而导致船舶轴带发电系统的带载能力下降。如果船舶在运行过程中，出现过桥或者紧急避险的情况时，由于转速下降过多，可能会导致轴带发电系统发电运行不稳定。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统和方法，其解决了在船舶出现减速时，带载能力变小导致的问题，同时提高了船舶轴带发电系统的输出功率。

本发明的解决方案是这样实现的：一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统，包括电机控制系统，包括电机控制系统，所述电机控制系统包括相连接的无刷双馈电机和第一PWM变流器，其中，所述船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制系统还包括并网断路器和功率因素校正器，所述电机控制系统和功率因素校正器连接，所述功率因素校正器通过并网断路器与柴油发电系统连接。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述功率因素校正器包括滤波电感、直流母线电容和第二PWM变流器，所述第二PWM变流器通过滤波电感与所述并网断路器一端相连，所述直流母线电容并列在所述第二PWM变流器的输出端。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，还包括直流源，所述直流源连接在直流母线电容的两端。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述柴油发电系统还连接有负载。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，还提供了一种船舶轴带发电与柴油发电联合发电的控制方法，包括以下步骤：

S1、对船舶轴带发电系统通过矢量控制进行离网启动，并运行至稳定；

S2、通过对柴油发电系统的三相电压进行检测，并计算出其电压矢量角；

S3、通过调节船舶轴带发电系统的控制侧电压矢量角，使得船舶轴带发电系统的功率侧电压矢量角与柴油发电系统的电压矢量角一致，并通过电压环将功率侧电压幅值调节至柴油发电系统的电压幅值后，闭合并网断路器，实现柴油发电系统与船舶轴带发电系统联合发电运行。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，所述步骤S1具体为：

S11、通过直流源对直流母线电容进行充电，为无刷双馈电机的控制侧提供初始励磁电流；

S12、无刷双馈电机采用功率侧电压定向，当船舶轴带发电系统的功率侧电压稳定后，接入电压环；

S13、当功率侧电压幅值超过直流源的幅值后，开启功率因素校正器，当母线电压和功率侧电压都稳定在给定值时，船舶轴带发电系统实现离网启动。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，在所述步骤S3之后，当柴油发电系统与船舶轴带发电系统联合发电运行后，由于船舶轴带发电系的功率侧电压幅值受到柴油发电系统的控制，因此，切除无刷双馈电机控制器的电压环，只保留电流环，通过电流环对无刷双馈电机的有功电流和无功电流进行控制。

本发明的另一技术方案在于在上述基础之上，通过电流环对无刷双馈电机的有功电流和无功电流进行控制具体方法为：