可作電動機(jī)使用的船舶軸帶發(fā)電機(jī)啟動裝置及其啟動方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種將船舶軸帶發(fā)電機(jī)作為電動機(jī)使用時的啟動裝置及其啟動方法，解決了現(xiàn)有軸帶系統(tǒng)發(fā)電機(jī)做為電動機(jī)啟動時不能實現(xiàn)平穩(wěn)啟動和啟動裝置結(jié)構(gòu)不合理占用空間大的技術(shù)難題。包括船舶電站電源（14）、勵磁變頻器（13）、主變頻器（15）、可編程控制器（16）、三極直流開關(guān)（11）、三相交流開關(guān)（10）和直流勵磁電源模塊（12），解決了啟動裝置控制軸帶發(fā)電機(jī)作為電動機(jī)平穩(wěn)啟動，并平穩(wěn)切入軸帶系統(tǒng)通過直流勵磁電源模塊提供直流勵磁的同步電動運行，減小了船舶軸帶軸向深度。特別適合在船舶上使用。
【專利說明】可作電動機(jī)使用的船舶軸帶發(fā)電機(jī)啟動裝置及其啟動方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將船舶軸帶發(fā)電機(jī)作為電動機(jī)使用時的啟動裝置，特別涉及一種可作電動機(jī)使用的船舶軸帶發(fā)電機(jī)的啟動裝置及其啟動方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著船舶節(jié)能技術(shù)的發(fā)展，在船舶主軸系統(tǒng)中開始使用軸帶發(fā)電機(jī)，船舶上的軸帶發(fā)電機(jī)一般采用無刷同步發(fā)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)，船舶軸帶主機(jī)的發(fā)電功能的挖掘，起到了充分地發(fā)揮船舶主機(jī)效率的作用，同時，本領(lǐng)域技術(shù)人員開始研究，當(dāng)船舶主機(jī)出現(xiàn)緊急停機(jī)的故障時，能否將船舶軸帶發(fā)電機(jī)用作電動機(jī)驅(qū)動螺旋槳轉(zhuǎn)動，使船舶返回港口的問題，要使軸帶發(fā)電機(jī)實現(xiàn)電動機(jī)功能，需要解決軸帶發(fā)電機(jī)作為電動機(jī)運行時的啟動難題，目前，解決啟動的方法是在將軸帶系統(tǒng)的主軸上通過聯(lián)軸器同軸連接一個輔助啟動異步電機(jī)，并斷開軸帶發(fā)電機(jī)的勵磁電源，先啟動輔助異步電動機(jī)，當(dāng)輔助異步電動機(jī)轉(zhuǎn)軸與同軸的軸帶發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速同步提高到一定轉(zhuǎn)速后，再斷開輔助異步電動機(jī)的供電源，同時閉合軸帶發(fā)電機(jī)的勵磁電流，完成啟動，實施方案有兩種:第一種，輔助異步電動直接與軸帶系統(tǒng)的軸系同軸連接，由于軸帶系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量較大，一般選用較大功率的輔助異步電動機(jī)才能完成啟動，存在整個軸帶系統(tǒng)的體積較大的缺陷，而船舶軸帶系統(tǒng)所占空間有限，尤其是輔助異步電動機(jī)與軸帶發(fā)電機(jī)同軸連接增大了系統(tǒng)軸向深度，使軸帶系統(tǒng)的空間布局特別困難。第二種，為了節(jié)省空間與軸向深度，可選用較小功率的輔助異步電動機(jī)，先將軸帶系統(tǒng)的主軸與軸帶發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸拖開，再將輔助異步電動機(jī)與軸帶發(fā)電機(jī)通過聯(lián)軸器同軸連接，起動輔助異步電動機(jī)，當(dāng)異步電動機(jī)轉(zhuǎn)軸與同軸的軸帶發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速同步提高到一定轉(zhuǎn)速后，然后再將軸帶發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與軸帶系統(tǒng)的主軸進(jìn)行接拍，存在接拍瞬間的機(jī)械沖擊力極大，不能平穩(wěn)啟動，容易損壞軸帶系統(tǒng)，使其壽命縮短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種可作電動機(jī)使用的船舶軸帶發(fā)電機(jī)的啟動裝置及其啟動方法，解決了現(xiàn)有軸帶系統(tǒng)發(fā)電機(jī)做為電動機(jī)啟動時不能實現(xiàn)平穩(wěn)啟動和啟動裝置結(jié)構(gòu)不合理占用空間大的技術(shù)難題。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的:
一種可作電動機(jī)使用的船舶軸帶發(fā)電機(jī)的啟動裝置，包括船舶電站電源、勵磁變頻器、主變頻器、可編程控制器和直流勵磁電源模塊，在電機(jī)機(jī)座上分別設(shè)置有電機(jī)接線盒和可同時提供三相交流勵磁電流和直流勵磁電流的勵磁電源，勵磁電源中的直流勵磁電源模塊的直流正接線端子與三極直流開關(guān)的三個輸入端子中的其中兩端子短接后連接在一起，勵磁電源中的直流勵磁電源模塊的直流負(fù)接線端子與三極直流開關(guān)的三個輸入端子中的未短接輸入端子連接在一起，勵磁變頻器的輸入端與船舶電站電源連接在一起，主變頻器的輸入端與船舶電站電源連接在一起，主變頻器的輸出端與電機(jī)接線盒的三相接線端子對應(yīng)連接在一起，勵磁變頻器的輸出端與三相交流開關(guān)的三個輸入端對應(yīng)連接，三相交流開關(guān)的三個輸出端與勵磁電源的三個交流端子對應(yīng)連接，三相交流開關(guān)的三個輸出端還與三極直流開關(guān)的三個輸出端對應(yīng)連接，在電機(jī)機(jī)座內(nèi)分別設(shè)置有交流電機(jī)定子三相繞組和勵磁機(jī)定子三相繞組，在電機(jī)驅(qū)動軸上從左向右依次設(shè)置有交流電機(jī)轉(zhuǎn)子集中繞組、旋轉(zhuǎn)整流器和勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子三相繞組，交流電機(jī)定子三相繞組的三相繞組的三相引接線與電機(jī)接線盒中的三相接線端子對應(yīng)連接在一起，交流電機(jī)轉(zhuǎn)子集中繞組的正端弓I接線與旋轉(zhuǎn)整流器的正接線端子連接在一起，交流電機(jī)轉(zhuǎn)子集中繞組的負(fù)端引接線與旋轉(zhuǎn)整流器的負(fù)接線端子連接在一起，勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子三相繞組的三相繞組的三相引接線與旋轉(zhuǎn)整流器的三相接線端子對應(yīng)連接在一起，勵磁機(jī)定子三相繞組中的三相繞組的三相引接線與三極直流開關(guān)的三個輸出端子對應(yīng)連接，勵磁變頻器的脈寬調(diào)制波控制端與可編程控制器連接在一起，主變頻器的脈寬調(diào)制波控制端與可編程控制器連接在一起。
[0005]一種可作電動機(jī)使用的船舶軸帶發(fā)電機(jī)的啟動方法，包括以下步驟:
第一步、把勵磁變頻器的輸入端與船舶電站電源連接在一起，主變頻器的輸入端與船舶電站電源連接在一起，主變頻器的輸出端與電機(jī)接線盒的三相接線端子對應(yīng)連接在一起，勵磁變頻器的輸出端與三相交流開關(guān)的三個輸入端對應(yīng)連接，三相交流開關(guān)的三個輸出端與勵磁電源的三個交流端子對應(yīng)連接，三相交流開關(guān)的三個輸出端還與三極直流開關(guān)的三個輸出端對應(yīng)連接，勵磁電源中的直流勵磁電源模塊的直流正接線端子與三極直流開關(guān)的三個輸入端子中的其中兩端子短接后連接在一起，勵磁電源中的直流勵磁電源模塊的直流負(fù)接線端子與三極直流開關(guān)的三個輸入端子中的未短接輸入端子連接在一起，主變頻器的脈寬調(diào)制波控制端和勵磁變頻器的脈寬調(diào)制波控制端分別與可編程控制器連接在一起;
第二步、可編程控制器將三極直流開關(guān)斷開，將三相交流開關(guān)閉合，可編程控制器通過控制勵磁變頻器的脈寬調(diào)制波控制端，為軸帶發(fā)電機(jī)的勵磁機(jī)定子三相繞組提供變頻的三相交流勵磁電流；
第三步、可編程控制器通過控制主變頻器的脈寬調(diào)制波控制端，為軸帶發(fā)電機(jī)的交流電機(jī)定子三相繞組提供電壓頻率比一定的三相交流電流；
第四步、當(dāng)軸帶發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，可編程控制器通過控制主變頻器的脈寬調(diào)制波控制端，使船舶電站電源通過主變頻器為軸帶發(fā)電機(jī)的交流電機(jī)定子三相繞組提供的電流逐步減??；
第五步、當(dāng)軸帶發(fā)電機(jī)的交流電機(jī)定子三相繞組的電流接近零時，可編程控制器將三極直流開關(guān)閉合，將三相交流開關(guān)斷開，直流勵磁電源模塊為軸帶發(fā)電機(jī)的勵磁機(jī)定子三相繞組提供直流勵磁電流；
第六步、可編程控制器通過控制主變頻器的脈寬調(diào)制波控制端，使船舶電站電源通過主變頻器為軸帶發(fā)電機(jī)的交流電機(jī)定子三相繞組提供的電流恢復(fù)到額定電流，啟動完成。
[0006]本發(fā)明實現(xiàn)了可作電動機(jī)使用的船舶軸帶發(fā)電機(jī)的啟動，解決了船舶軸帶發(fā)電機(jī)作為電動機(jī)的平穩(wěn)啟動，并平穩(wěn)切入軸帶系統(tǒng)通過直流勵磁電源模塊提供直流勵磁的同步電動運行，減小了船舶軸帶軸向深度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明的電路連接關(guān)系的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的電氣結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明:
一種可作電動機(jī)使用的船舶軸帶發(fā)電機(jī)的啟動裝置，包括船舶電站電源14、勵磁變頻器13、主變頻器15、可編程控制器16和直流勵磁電源模塊12，在電機(jī)機(jī)座2上分別設(shè)置有電機(jī)接線盒7和可同時提供三相交流勵磁電流和直流勵磁電流的勵磁電源6，勵磁電源6中的直流勵磁電源模塊12的直流正接線端子Fl與三極直流開關(guān)11的三個輸入端子中的其中兩端子短接后連接在一起，勵磁電源6中的直流勵磁電源模塊12的直流負(fù)接線端子F2與三極直流開關(guān)11的三個輸入端子中的未短接輸入端子連接在一起，勵磁變頻器13的輸入端與船舶電站電源14連接在一起，主變頻器15的輸入端與船舶電站電源14連接在一起，主變頻器15的輸出端與電機(jī)接線盒7的三相接線端子U、V、W對應(yīng)連接在一起，勵磁變頻器13的輸出端與三相交流開關(guān)10的三個輸入端對應(yīng)連接，三相交流開關(guān)10的三個輸出端與勵磁電源6的三個交流端子UF、VF、WF對應(yīng)連接，三相交流開關(guān)10的三個輸出端還與三極直流開關(guān)11的三個輸出端對應(yīng)連接，在電機(jī)機(jī)座2內(nèi)分別設(shè)置有交流電機(jī)定子三相繞組3和勵磁機(jī)定子三相繞組9，在電機(jī)驅(qū)動軸I上從左向右依次設(shè)置有交流電機(jī)轉(zhuǎn)子集中繞組4、旋轉(zhuǎn)整流器5和勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子三相繞組8，交流電機(jī)定子三相繞組3的三相繞組的三相引接線與電機(jī)接線盒7中的三相接線端子U、V、W對應(yīng)連接在一起，交流電機(jī)轉(zhuǎn)子集中繞組4的正端引接線與旋轉(zhuǎn)整流器5的正接線端子連接在一起,交流電機(jī)轉(zhuǎn)子集中繞組4的負(fù)端引接線與旋轉(zhuǎn)整流器5的負(fù)接線端子連接在一起，勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子三相繞組8的三相繞組的三相引接線與旋轉(zhuǎn)整流器5的三相接線端子對應(yīng)連接在一起，勵磁機(jī)定子三相繞組9中的三相繞組的三相引接線與三極直流開關(guān)11的三個輸出端子對應(yīng)連接，勵磁變頻器13的脈寬調(diào)制波控制端PWM與可編程控制器16連接在一起，主變頻器15的脈寬調(diào)制波控制端PWM與可編程控制器16連接在一起。
[0009]一種可作電動機(jī)使用的船舶軸帶發(fā)電機(jī)的啟動方法，包括以下步驟:
第一步、把勵磁變頻器13的輸入端與船舶電站電源14連接在一起，主變頻器15的輸入端與船舶電站電源14連接在一起，主變頻器15的輸出端與電機(jī)接線盒7的三相接線端子U、V、W對應(yīng)連接在一起，勵磁變頻器13的輸出端與三相交流開關(guān)10的三個輸入端對應(yīng)連接，三相交流開關(guān)10的三個輸出端與勵磁電源6的三個交流端子UF、VF、WF對應(yīng)連接，三相交流開關(guān)10的三個輸出端還與三極直流開關(guān)11的三個輸出端對應(yīng)連接，勵磁電源6中的直流勵磁電源模塊12的直流正接線端子Fl與三極直流開關(guān)11的三個輸入端子中的其中兩端子短接后連接在一起，勵磁電源6中的直流勵磁電源模塊12的直流負(fù)接線端子F2與三極直流開關(guān)11的三個輸入端子中的未短接輸入端子連接在一起，主變頻器15的脈寬調(diào)制波控制端PWM和勵磁變頻器13的脈寬調(diào)制波控制端PWM分別與可編程控制器16連接在一起;
第二步、可編程控制器16將三極直流開關(guān)11斷開，將三相交流開關(guān)10閉合，可編程控制器16通過控制勵磁變頻器13的脈寬調(diào)制波控制端PWM，為軸帶發(fā)電機(jī)的勵磁機(jī)定子三相繞組9提供變頻的三相交流勵磁電流； 第三步、可編程控制器16通過控制主變頻器15的脈寬調(diào)制波控制端PWM，為軸帶發(fā)電機(jī)的交流電機(jī)定子三相繞組3提供電壓頻率比一定的三相交流電流；
第四步、當(dāng)軸帶發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，可編程控制器16通過控制主變頻器15的脈寬調(diào)制波控制端PWM，使船舶電站電源14通過主變頻器15為軸帶發(fā)電機(jī)的交流電機(jī)定子三相繞組3提供的電流逐步減??；
第五步、當(dāng)軸帶發(fā)電機(jī)的交流電機(jī)定子三相繞組3的電流接近零時，可編程控制器16將三極直流開關(guān)11閉合，將三相交流開關(guān)10斷開，直流勵磁電源模塊12為軸帶發(fā)電機(jī)的勵磁機(jī)定子三相繞組9提供直流勵磁電流；
第六步、可編程控制器16通過控制主變頻器15的脈寬調(diào)制波控制端PWM，使船舶電站電源14通過主變頻器15為軸帶發(fā)電機(jī)的交流電機(jī)定子三相繞組3提供的電流恢復(fù)到額定電流，啟動完成。
[0010]三極直流開關(guān)11的三個輸入端子中的其中兩端子短接。
【權(quán)利要求】
1.一種可作電動機(jī)使用的船舶軸帶發(fā)電機(jī)啟動裝置，包括船舶電站電源(14)、勵磁變頻器(13)、主變頻器(15)、可編程控制器(16)和直流勵磁電源模塊(12)，在電機(jī)機(jī)座(2)上分別設(shè)置有電機(jī)接線盒(7)和同時提供三相交流勵磁電流和直流勵磁電流的勵磁電源(6)，其特征在于，勵磁電源(6)中的直流勵磁電源模塊(12)的直流正接線端子(Fl)與三極直流開關(guān)(11)的三個輸入端子中的其中兩端子短接后連接在一起，勵磁電源(6)中的直流勵磁電源模塊(12)的直流負(fù)接線端子(F2)與三極直流開關(guān)(11)的三個輸入端子中的未短接輸入端子連接在一起，勵磁變頻器(13)的輸入端與船舶電站電源(14)連接在一起，主變頻器(15)的輸入端與船舶電站電源(14)連接在一起，主變頻器(15)的輸出端與電機(jī)接線盒(7)的三相接線端子(U、V、W)對應(yīng)連接在一起，勵磁變頻器(13)的輸出端與三相交流開關(guān)(10)的三個輸入端對應(yīng)連接，三相交流開關(guān)(10)的三個輸出端與勵磁電源(6)的三個交流端子(UF、VF、WF)對應(yīng)連接，三相交流開關(guān)(10)的三個輸出端還與三極直流開關(guān)(11)的三個輸出端對應(yīng)連接，在電機(jī)機(jī)座(2)內(nèi)分別設(shè)置有交流電機(jī)定子三相繞組(3)和勵磁機(jī)定子三相繞組(9)，在電機(jī)驅(qū)動軸(I)上從左向右依次設(shè)置有交流電機(jī)轉(zhuǎn)子集中繞組(4)、旋轉(zhuǎn)整流器(5)和勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子三相繞組(8)，交流電機(jī)定子三相繞組(3)的三相繞組的三相引接線與電機(jī)接線盒(7)中的三相接線端子(U、V、W)對應(yīng)連接在一起，交流電機(jī)轉(zhuǎn)子集中繞組(4)的正端引接線與旋轉(zhuǎn)整 流器(5)的正接線端子連接在一起，交流電機(jī)轉(zhuǎn)子集中繞組(4)的負(fù)端引接線與旋轉(zhuǎn)整流器(5)的負(fù)接線端子連接在一起，勵磁機(jī)轉(zhuǎn)子三相繞組(8)的三相繞組的三相引接線與旋轉(zhuǎn)整流器(5)的三相接線端子對應(yīng)連接在一起，勵磁機(jī)定子三相繞組(9)中的三相繞組的三相引接線與三極直流開關(guān)(11)的三個輸出端子對應(yīng)連接，勵磁變頻器(13)的脈寬調(diào)制波控制端(PWM )與可編程控制器(16)連接在一起，主變頻器(15)的脈寬調(diào)制波控制端(PWM)與可編程控制器(16)連接在一起。
2.—種可作電動機(jī)使用的船舶軸帶發(fā)電機(jī)的啟動方法，包括以下步驟: 第一步、把勵磁變頻器(13)的輸入端與船舶電站電源(14)連接在一起，主變頻器(15)的輸入端與船舶電站電源(14)連接在一起，主變頻器(15)的輸出端與電機(jī)接線盒(7)的三相接線端子(U、V、W)對應(yīng)連接在一起，勵磁變頻器(13)的輸出端與三相交流開關(guān)(10)的三個輸入端對應(yīng)連接，三相交流開關(guān)(10)的三個輸出端與勵磁電源(6)的三個交流端子(UF、VF、WF)對應(yīng)連接，三相交流開關(guān)(10)的三個輸出端還與三極直流開關(guān)(11)的三個輸出端對應(yīng)連接，勵磁電源(6)中的直流勵磁電源模塊(12)的直流正接線端子(Fl)與三極直流開關(guān)(11)的三個輸入端子中的其中兩端子短接后連接在一起，勵磁電源(6)中的直流勵磁電源模塊(12 )的直流負(fù)接線端子(F2 )與三極直流開關(guān)(11)的三個輸入端子中的未短接輸入端子連接在一起，主變頻器(15)的脈寬調(diào)制波控制端(PWM)和勵磁變頻器(13)的脈寬調(diào)制波控制端(PWM)分別與可編程控制器(16)連接在一起； 第二步、可編程控制器(16)將三極直流開關(guān)(11)斷開，將三相交流開關(guān)(10)閉合，可編程控制器(16)通過控制勵磁變頻器(13)的脈寬調(diào)制波控制端(PWM)，為軸帶發(fā)電機(jī)的勵磁機(jī)定子三相繞組(9)提供變頻的三相交流勵磁電流； 第三步、可編程控制器(16)通過控制主變頻器(15)的脈寬調(diào)制波控制端(PWM)，為軸帶發(fā)電機(jī)的交流電機(jī)定子三相繞組(3)提供電壓頻率比一定的三相交流電流； 第四步、當(dāng)軸帶發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時，可編程控制器(16)通過控制主變頻器(15)的脈寬調(diào)制波控制端(PWM)，使船舶電站電源(14)通過主變頻器(15)為軸帶發(fā)電機(jī)的交流電機(jī)定子三相繞組(3)提供的電流逐步減?。? 第五步、當(dāng)軸帶發(fā)電機(jī)的交流電機(jī)定子三相繞組(3)的電流接近零時，可編程控制器(16)將三極直流開關(guān)(11)閉合，將三相交流開關(guān)(10)斷開，直流勵磁電源模塊(12)為軸帶發(fā)電機(jī)的勵磁機(jī)定子三相繞組(9)提供直流勵磁電流； 第六步、可編程控制器(16)通過控制主變頻器(15)的脈寬調(diào)制波控制端(PWM)，使船舶電站電源(14)通過主變頻器(15)為軸帶發(fā)電機(jī)的交流電機(jī)定子三相繞組(3)提供的電流恢復(fù)到額定電流，啟 動完成。
【文檔編號】H02P1/26GK104038109SQ201410187879
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月6日
【發(fā)明者】烏云翔, 邵詩逸, 蘭建軍, 樊雙英, 常國梅, 史建芳 申請人:北京賽思億電氣科技有限公司, 山西汾西重工有限責(zé)任公司