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1、船舶电气知识第七章交流变频调速及变频器N实际转速N1同步转速S转差率 f电机供电频率 p电机极对数三相异步电动机的调速方法：改变转差率 （适用于绕线式异步电动机） 和改变旋转磁场的同步转速（适用于鼠笼式异步电动机）1改变转差率：电动机定子电源电压2改变旋转磁场的同步转速：定子极对数 供电电源频率交流异步电机最主要的调节方式是：变频调速现代的变频器都是由大功率电子器件构成，被称为静止式变频装置，是系统的中心环节变频调速系统 由静止式变频装置、交流电动机、控制电路 三大部分组成控制任务大多由 微处理机 承担交流变频调速的三种基本控制方式忽略定子漏阻抗压降，三相异步电动机每相电压： U1E1=4.4

2、4*f1*W1*Kw1* mU1电机每相电压 E1感应电动势 fl频率 W1每相绕组匝数Kw1匝数系数 m每极磁通基频（额定频率）以下的变频调速有三种控制方式1恒电动势频率比 E1/f1通常对恒压频比控制实行电压补偿的标准，改善了低速性能, 但机械特性还是非线性的，产生转矩的能力受到限制。2恒压频率比U1/f1 （最容易实现，机械特性是平行下移，硬度也较好，满足一般，低 速带载能力差，需对定子压降实行补偿）3 转子全磁通的感应电动势频率比 Er/f1 实现起来比较复杂 基频以下，电压和频率成比例变化基频以上，磁通和频率成反比例变化变频调速以下几个特点： 1 从基频以下调速，为恒转矩调速方式；从

3、基频以上调速， 近似恒功率调速方式2 调速范围大 3 机械特性较硬，静差率小 相对稳定性好4 运行时转差率小 损耗较小 效率高 5 频率可连续调节，变频调速为无级调速 交直交变频器有： 整流器 滤波器 逆变器 (逆变器是核心，里面核心元器件是 大功率开关器件，分为两组，轮流控制切换频率，改变输出交流电频率，按直流输入 端接入滤波器的不同分为电压源型和电流源型。按电子开关频率不同分为 180 度导电 型和 120 度导电型。)交直交变频器的调压方法有 可控硅整流器调压 ， 直流斩波器调压， PWM 调压主电路包括：整流电路，中间电路，逆变电路。整流环节通常使用：电力二极管， 晶闸管， IGBT

4、，电力电子器件。整流通常是将交流不可控的整流成直流。 PWM 频率较高，影响电机运行的 低次谐波 受到很大的抑制，因而 转矩脉动 小，提高看系统 的调速范围和稳态性能。交交 变频器 CYCLO( eyelo-converter )或循环变频器，可用于驱动同步或异步 电动机，堵转转矩和保持转矩大，动态过载能力强，可四象限运行，电动机功率因数 达到 1.电流型逆变器 适用于需要回馈制动和经常进行正反转控制的生产机械 输出的电 流波形为 方波 ，与负载阻抗角无关，并能实现电动机的四象限运行，要求其整流环 节为可控整流 ，直流侧接的是直流电流源，多接大电感，构成高阻抗的电流源，无须 设置续流二极管，感

5、性负载能量反馈须改变直流侧电压的极性，都有单相和三相工作 的逆变形式。换流方式：负载换流 ，强迫换流，三相电流源型晶闸管逆变电路，开始 角度差为 120 度，电流源型变频器 CSI由整流器，滤波器，逆变器等三部分组成，整流电路将电网的 交流电转换成直流电，再经桥式逆变转变为频率可调的交流电，供给推进电机，改变 整流电路的触发角，就改变了中间直流环节电压，改变逆变电路的触发脉冲顺序，就 改变了推进电机的转向，负载换向型变频器 LCI 属于电流源型变频器，整个转速范围输出扭矩大，启动扭矩 大，控制简单，同时由于无电刷和熔断器，维护方便，和交 - 交变频方式相比，使用电子器件数量少，电压型变频器VS

6、I和CSI都属于交一直一交变频器，整流器用二极管，可保持电力 系统能在任何电机速度的时候功率因数接近 0.95 ，逆变器用 IGBT，电压型逆变器输出的电压形为 方波，直流侧接的是直流电压源，多接大电容， 作缓冲滤波，构成低阻抗的电压源，功率开关器件都反向并联二极管，为感性负载提 供能量至直流侧通路，都有单相和三相工作的逆变形式。三相电压源型各相开始导电 时的角度差为 120 度，通用变频器外部接口电路包括：顺序控制指令输入，频率指令输入电路，检测信号 输出电路及数字信号输入输出电路，所有变频器对外接电流信号标准都是 420 mA ，都采用屏蔽线，频率端子的设 定方式包括电压设定，电流设定，外

7、接电位器设定。 CM 端是公共端，频率设定主 要以频率给定端为主。通用变频器中 过电压或欠电压保护参数 与 调速过程 无关。AUTOCHIEF C20 网络型主机 遥控系统：系统结构： 驾驶台操作单元、集控室操 作单元、主机接口单元 MEI、主机安全单元 ESU、数字调速器单元 DGU、分布式处 理单元。 AC C20 型主机遥控系统是集控制、报警和安全保护于一体的综合推进 控 制系统 。 AC C20 采用分布式模块化的设计，分布式模块 DPU 采用 标准化设计， 模块之间通过双冗余的 CAN（ control area network ）现场总线互联。AutoChief W系统是一种主从型

8、的多微机 控制系统，控制单元并无冗余措施。因 此， AC C20 系统的可靠性要 高得多。分布式处理单元 DPU:是采用模块化设计、具有通信功能的智能化远 程I /O单元， 以单片机作为微处理器，是系统的核 心单元。AC C20 系统可以无缝地集成到同一公司生产的 K-Chief 500 （或 DATACHIEF C20 ）型报警监视与控制系统（也采用CAN总线）中，通过dPSC单元与K-Chief 500系统相连。 在K-Chief 500系统的操作站 OS上可以对AC C20系统进行系统 组态、参数修改及状态监视，如 AC C20 系统 中各个模块的状态显示，对于使用者 十分方便。一些 非

9、重要的传感器可以与 K-Chief 500 系统共享，这样就 有效地减 少了安装和电缆成本。系统文件都储存在 K-CHIEF 500 系统的操作站。打开操作 站 的 AC C20 界面，可以看到本船 AC C20 系统的实际配置 框图，包括设备安装位置、 工作状态、控制器总线状态； 双击DPU图标，可以看到该 DPU的各通道号、通道作用、 通道参数设臵、通道状态、通道报警设定值等。K-Chief 600是船舶自动化系统，系统可配置16到20000个通道。标准的模块化设计满足个性化系统的配置要求，产品覆盖了从简单的报警系统到高度集成的具备 先进过程控制与电站功率管理系统的报警监控系统。AUTOC

10、HIEF C20网络型主机 遥控系统：系统结构： 驾驶台操作单元、集控室操作单元、主机接口单元 MEI、主机安全单元 ESU、数字调速器单元 DGU、分布式处 理单元。驾驶台操作单元、集控室操作单元主要包括：控制面板 ACP和单手柄复合车钟LTU （ Comb ined Lever and telegraph unit ）。AC C20系统结构：驾驶台操作单元、集控室操作单元、主机接口单元 MEI、主 机安全单元ESU、数字调速器单元 DGU、分布式处理单元。AC C20基于事件型表现在分布式处理单元 DPU，采用模块化设计、具有通信功能的智能化远 程I/O单元，以单片机作为微处理器ACP:

11、AutoChief control panel : AutoChief 控制面板驾驶台操作单元、集控室操作单元主要包括：控制面板 ACP和单手柄复合车钟LTU（Combi ned Lever and telegraph un it ）。按钮式车钟是在机旁操作台ACP组成部件：显示器、旋转球、功能键。操作轮盘用于菜单选择、工作模式改变、配置改变等，与鼠标作用相同MEI （主机接口单元）作用：专门为主机遥控系统的电动部分与主机气动操纵系统 相连接而设计，提供了各种与气动操纵系统接口的开关量 和模拟量输入输出通道。主要特性：3个电位器输入，三端连接（4.5V,滑动端,0V） ; 5个电流输入，三端连

12、接 （24V,电流输入，0V） ; 14个开关量输入（带线路检查） ；2个电流/电压输出（+/-20mA和+/-10V ） ; 10个电磁阀驱动信号（带断线检查）； 2个继电器输出；对于所有通道进行监视和故障报警； 自检；CAN网络状态、误差管理。应急停车按钮属于ESU,而操作轮盘属于DPU 在日常检测物标，比如温度、压力、转速等，传感器把测量的数据往往转换成可观察 信号，比如温度计显示，压力表指针显示等。系统性误差：在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得结果的平均值与 被测量的真值之差。如果能找出产生误差的原因，并设法测定出其大小，那么系统误 差可以通过校的方法予以减少或者消除。比

13、如，仪器误差是由于仪器本身的缺陷或没 有按规定条件使用仪器而造成的。如仪器的零点不准，仪器未调整好，外界环境（光 线、温度、湿度、电磁场等）对测量仪器的影响等所产生的误差。随机误差也称为偶然误差和不定误差。两根不同金属丝连接形成一个闭合回路，如两个连接处温度不同，则会产生一个持续 电流，热电偶式温度计根据这个原理工作。水传感器检测装置是安装在分油机上，用来检测分油机输出口干净油中含水量。多元供水调节器往往设计用来互为替代，一旦某种调节功能失效，其他调节功能可以 替代，其中必须包括手动调节。应急停车由执行机构操作而不是报警和检测系统。三分钟延迟报警：如果机舱故障报警三分钟内无人消除，则会导致全船

14、报警。而全船 报警是在驾驶台控制台触发。IC: Intelligent Card,智能卡集成网络型监测报警系统是目前最先进的系统。会影响柴油机安全的工况参数需要报警和自动停车安全装置，如，滑油压力、缸套水 温度、超速，其他的只需要报警就可以了。数字电路的故障常用诊断方法有常规检测法和逻辑法两种。常规检测法：1.直观检测法。2顺序检测法。一是由输入级向输出级逐级检查，采用该方法通常需要在输入端加相 应信号，然后沿着信号的流向逐级向输出级进行测量，直到发现故障为止。3. 比较法。逻辑法：1.群举测试法。群举测试法是指在被测试电路的输入端输入所有可能存在的 输入信号，作为测试码，然后观察被测电路输出

15、是否符合电路逻辑功能的故障检测方 法。2. 伪群举测试法。为了克服群举测试法中测试码过多、测试时间长的缺陷，在实际测 试时，往往先把电路进行合理分块，且每一个被划分的电路都进行群举测试法，从而 使操作简单。DATACHIEF C20是网络型监视报警和控制系统。系统的主要组成单元：分布式处理单元 DPU;现场工作站（本地操作站） LOS;远程工作站（远程操作站）ROSCAN现场总线网、Ethernet网和网关单元 （SGW和dPSC）;值班呼叫单元（延伸报警单元） WBU、 WCU。DPU是采用模块化设计、具有通信功 能的智能化远程I / O单元，以单片机作为 微处 理器，是系统的核心单元。 D

16、PU 单元直接与传感器和执行器连 接，独立实现参数的监 视、报警和控制; 对来自传感器的信号进行处理和监 视，向外设输出模拟量和开关量 控制信号。DPU用双芯屏蔽电缆（或双绞线） 连接到冗余的CAN总线上，与ROS和LOS进行数据通信。DPU 模块的类型： DPU 有模拟量输入、热电偶输入、模拟量 输出、数字量输入、数字 量输出模块或输入输出混合模块（RIO C1C4,用于电站系 统）等各种类型烟雾探测器种类： 1. 离子感烟式探测器，它是在电离室内含有少量放射性物质，可使 电离室内空气成为导体，允许一定电流在两个电极之间空气中通过，射线使局部空气 成电离状态，经电压作用形成离子流，这就给电离室一个有效的导电性。当