可作为电动机启动的船舶轴带发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种特殊的电机的启动和控制方法，特别涉及一种基于交流励磁的无刷同步电机起动的船舶轴带发电系统。
【背景技术】
[0002]目前，在可调桨船舶系统中，大量的轴带发电机采用无刷同步电机，即无刷同步电机的机械轴连接主推进器的主轴，输出定子绕组连接电站，由于可调桨系统的转速基本恒定，电站的输出电压可以通过传统直流励磁模块，即主动电压管理(AVR)电路进行控制，保证输出电压的恒定，这样主推进柴油机额外的功率可以用来对电站进行发电，不仅可以关闭部分甚至所有的辅机柴油机，而且可以保证主推进柴油机工作在较高的负荷条件下，最终降低了整个系统的燃油消耗。
[0003]随着对船舶可靠性的不断提高，现在逐渐要求，当主推进柴油机损坏时，轴带发电机可以从电站取电，工作在电动机状态下，来拖动主推进器旋转，如果采用无刷同步电机，由于无刷同步电机本身不具有调速功能，同时在静止条件下采用AVR定子没有输出电压和励磁，因此很难用作电动机进行起动和调速，为了实现这个功能，一般的方法是将电机换成永磁电机或者异步电机，并且增加一个变频器来完成上述工作，这样对于新建船舶来说是合适的，但是对于大量的已有的采用无刷同步电机作为轴带发电机的船舶改造升级而言太过昂贵。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种可作为电动机启动的船舶轴带发电系统，解决了船舶轴带发电系统作为电动机启动的技术难题。
[0005]本技术方案是通过以下技术方案解决以上技术问题的:
[0006]—种可作为电动机启动的船舶轴带发电系统，包括主推进柴油机3，主推进柴油机3通过齿轮箱2驱动主推进器1，齿轮箱2伸出另外一个轴连接有无刷同步电机4，无刷同步电机4的定子绕组9通过旁路开关5与船用电站6连接，在定子绕组9与船用电站6之间并联有由变频器7和变频器输出开关8串联组成的电动机调速支路，无刷同步电机4的励磁机14通过直流励磁模块开关15和直流励磁模块11与船用电站6连接，在励磁机14与船用电站6之间并联有由交流励磁模块开关16和交流励磁模块12串联组成的同步电机启动交流励磁支路。
[0007]—种可作为电动机启动的船舶轴带发电系统的控制方法，包括以下步骤:
[0008]第一步、主推进柴油机3通过齿轮箱2驱动主推进器1，齿轮箱2伸出另外一个轴连接有无刷同步电机4，无刷同步电机4的定子绕组9通过旁路开关5与船用电站6连接，在定子绕组9与船用电站6之间并联有由变频器7和变频器输出开关8串联组成的电动机调速支路，无刷同步电机4的励磁机14通过直流励磁模块开关15和直流励磁模块11与船用电站6连接，在励磁机14与船用电站6之间并联有由交流励磁模块开关16和交流励磁模块12串联组成的同步电机启动交流励磁支路。
[0009]第二步、当主推进柴油机3发生故障时，此时将旁路开关5断开，变频器输出开关8闭合，无刷同步电机的传统直流励磁模块开关15断开，交流励磁模块开关16闭合，在这个工况下，变频器的网侧和船用电站6同步，变频器的机侧来驱动无刷同步电机4旋转，交流励磁模块12在任何转速下都对无刷同步电机4进行励磁，配合变频器的机侧驱动无刷同步电机4，进一步驱动主推进器1，来替代主推进柴油机3的功能。
[0010]本发明的优点和效果如下，采用交流励磁模块，可以在静止条件下启动电机，采用矢量控制方法，可以保证在静止状态下提供额定的输出转矩，以克服整个轴系的静摩擦力，同时保证对电站的冲击很小，输出采用了输出正弦波滤波器，降低了对于传统的同步电机的耐压要求，不会降低同步电机的寿命，所有的控制参数并不基于电机，所以控制对于电机的参数变化不敏感。
【附图说明】
[0011 ]图1是本发明的结构示意图；
[0012]图2是本发明的无刷同步电机4的交流励磁原理结构图；
[0013]图3是本发明的交流励磁模块12的结构示意图；
[0014]图4是变频器7的结构不意图；
[0015]图5是无刷同步电机4的控制框图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图对本发明做进一步说明。
[0017]—种可作为电动机启动的船舶轴带发电系统，包括主推进柴油机3，主推进柴油机3通过齿轮箱2驱动主推进器1，齿轮箱2伸出另外一个轴连接有无刷同步电机4，无刷同步电机4的定子绕组9通过旁路开关5与船用电站6连接，在定子绕组9与船用电站6之间并联有由变频器7和变频器输出开关8串联组成的电动机调速支路，无刷同步电机4的励磁机14通过直流励磁模块开关15和直流励磁模块11与船用电站6连接，在励磁机14与船用电站6之间并联有由交流励磁模块开关16和交流励磁模块12串联组成的同步电机启动交流励磁支路。
[0018]—种可作为电动机启动的船舶轴带发电系统的控制方法，包括以下步骤:
[0019]第一步、主推进柴油机3通过齿轮箱2驱动主推进器1，齿轮箱2伸出另外一个轴连接有无刷同步电机4，无刷同步电机4的定子绕组9通过旁路开关5与船用电站6连接，在定子绕组9与船用电站6之间并联有由变频器7和变频器输出开关8串联组成的电动机调速支路，无刷同步电机4的励磁机14通过直流励磁模块开关15和直流励磁模块11与船用电站6连接，在励磁机14与船用电站6之间并联有由交流励磁模块开关16和交流励磁模块12串联组成的同步电机启动交流励磁支路；
[0020]第二步、当主推进柴油机3发生故障时，此时将旁路开关5断开，变频器输出开关8闭合，无刷同步电机的传统直流励磁模块开关15断开，交流励磁模块开关16闭合，在这个工况下，变频器的网侧和船用电站6同步，变频器的机侧来驱动无刷同步电机4旋转，交流励磁模块12在任何转速下都对无刷同步电机4进行励磁，配合变频器的机侧驱动无刷同步电机4，进一步驱动主推进器1，来替代主推进柴油机3的功能。
[0021]图1是本发明的结构示意图，可以闭合直流励磁开关15，通过传统直流励磁模块(AVR) 11进行励磁，也可以闭合交流励磁开关16，通过交流励磁模块12进行励磁，直流励磁在正常工作模式下使用，交流励磁在应急模式下使用，直流励磁开关15和交流励磁开关16不同时闭合，无刷同步电机4的定子绕组9通过旁路开关5连接船用电站6，也通过变频器7和变频器输出开关8连接船用电站6，旁路开关5在正常工作模式下闭合，变频器输出开关8在应急工作模式下闭合，旁路开关5和变频器输出开关8不允许同时闭合。在正常工作模式下，即当主推进柴