CN101046399A

CN101046399A - 采用变频控制的船舶电站综合信号发生及校验系统

Info

Publication number: CN101046399A
Application number: CN 200610071273
Authority: CN
Inventors: 陈新建
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-03

Abstract

采用变频控制，同时产生两组相互关联的三相正弦交流电，其中一组提供连续可调的电压信号和频率信号，另一组提供与前一组中的电压信号同频率，但与前一组中的电压信号相位差φ连续可调、且大小连续可调的电流信号，替代发电机及电流互感器的输出，从而实现船舶电站主配电屏仪表、断路器及安全保护系统的在系统内(In System)的检测和校验。

Description

采用变频控制的船舶电站综合信号发生及校验系统

技术领域

本发明涉及一种实现船舶电站主配电屏仪表、断路器及安全保护系统的在系统内(InSystem)检测、校验的信号发生及校验系统。

背景技术

船舶上的动力电源是由多台发电机组(一般三台)组成的电站提供的。为实现机组间安全、可靠的并网运行功能，主配电屏是定期检测、校验的，即对频率表、同步表、电压表、电流表、功率表、功率因数表、断路器的合闸和分闸功能、安全保护系统在欠压、过流、过载、逆功时，断路器脱扣功能及脱扣时的相应参数进行定期的检测和校验。

目前，定期检测和校验的方法通常是：将仪表、断路器等部件拆下，检测后再装回。这种方法缺点是：

1)周期长，费力；

2)不能完全排除原有辅件误差所带来的影响。如电压表、功率表等就受到其电压互感器参数的影响。

3)在装回过程中，因线路繁多，偶有接线错误而造成毁损。

发明内容

为了克服现有检测、校验方法中的缺点，本发明提供了一种船舶电站综合信号发生及校验系统，可实现船舶电站主配电屏的仪表、断路器及安全保护系统，在原系统中、原辅件参数下的检测和校验。

这种船舶电站综合信号发生及校验系统，采用变频控制，同时产生两组相互关联的三相正弦交流电信号，分别通过功率输出端U、V、W和电流输出端Iu、Iv、Iw输出，它们提供检测时所需的所有信号。人机界面中的显示面板实时显示各项参数值，作为检测和校验时的依据。

1)功率输出端输出三相顺序互差120°的正弦交流电，其频率和电压分别连续可调。它替代发电机接入配电屏，提供控制、安保等系统的工作电源。其连续可调的频率，用于对频率表检测和校验；而连续可调的电压，则用于对电压表和欠压脱扣的检测和校验；功率输出端同时为功率表、功率因数表、过载和逆功脱扣提供电压信号。

2)电流输出端输出三相顺序互差120°正弦交流电流，其频率与功率输出端电压的频率相同，电流大小连续可调，电流与功率输出端电压的相位差Φ连续可调。它替代原有测量发电机电流的电流互感器输出信号。电流输出端为电流表、功率表、功率因数表、过流脱扣、过载脱扣、逆功脱扣提供电流信号。

3)人机界面除完成各种操作外，还显示实时数据：频率、电压、电流、有功功率、功率因数等。

本发明用于船舶电站主配电屏检测、校验时，操作方法及原理如下：

1)频率表、同步表

调整功率输出端三相交流电的频率，即可对频率表进行检测和校验。合闸状态下汇流排侧和发电机侧是同步的，此时同步表应指示在“同步”位置。

2)电压表、欠压脱扣功能、脱扣电压值：

调整功率输出端三相交流电的电压，即可对电压表、欠压脱扣功能、脱扣电压值进行检测和校验。

3)电流表、过流脱扣功能、脱扣电流值

调整电流输出端输出电流大小，即可对电流表、过流脱扣功能、脱扣电流值进行检测和校验。

4)功率表、过载脱扣功能、脱扣功率值

将功率输出端三相交流电调至额定工作电压，调整电流输出端输出电流大小，即可对功率表、过载脱扣功能、脱扣功率值进行检测和校验。

5)功率因数表

调整电流输出端电流相对与功率输出端电压的相位差Φ(COSΦ)，即可对功率因数表进行检测和校验。

6)逆功脱扣功能、脱扣逆功值

将功率输出端三相交流电调至额定工作电压，将电流输出端输出电流相对与功率输出端电压的相位差Φ调至180°，调整电流大小，即可对逆功脱扣功能、脱扣逆功值进行检测和校验。

7)断路器的合闸、分闸功能

将功率输出端三相交流电调至额定工作电压、额定工作频率，主配电屏控制系统即处于正常工作状态，此时即可对断路器的合闸、分闸功能进行测试。

本发明除节省人力外，还能大大缩短检验周期，从原来数天缩短为数小时。它不仅适用船舶厂修期间主配电屏的定期检验，而且还适用于航修时的临时检验。

附图说明

图1为本发明的系统组成框图

图2为功率模块内部图

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施例。

图1为本发明的系统组成框图。

如图1所示，本发明由电源变送、显示面板、操作面板、主控制器、变频控制、功率模块1、功率模块2、滤波1、滤波2及测量等部分组成。U、V、W为功率输出端，Iu、Iv、Iw为电流输出端。各部分功能如下：

电源变送部分将输入电源220VAC或24VDC统一转换成650VDC和12VDC两路相互隔离同时又与输入电源隔离的直流电。650VDC是功率输出的电源，12VDC是电流输出的电源。

变频控制部分根据主控制器的指令：频率设定值(25Hz至65Hz)、电压设定值，输出相应的三相正弦脉宽调制(SPWM)信号，驱动功率模块1。功率模块1将650VDC经过三相SPWM调制后，再由滤波器1滤除高次谐波成分，转换成三相顺序互差120°的正弦交流电，由功率输出端U、V、W输出。功率输出端容量为1.2KW左右。

变频控制部分在控制上述功率输出的同时，根据主控制器的指令：电流设定值，电流和功率输出端电压信号的相位差设定值φ，输出三相正弦脉宽调制(SPWM)信号，驱动功率模块2。功率模块2将12VDC经三相SPWM调制后，再经滤波器2滤除高次谐波成分，转换成三相顺序互差120°的正弦交流电流信号(0-6A)，由电流输出端Iu、Iv、Iw输出。电流的频率与功率输出的电压频率相同。

变频控制部分所控制的功率输出和电流输出是相互关连的：一方面它们的频率一致，即改变功率输出端的电压频率，同时也改变电流输出端的电流频率，这完全符合船舶电站的实际情况。另一方面，电流输出端的电流与功率输出端的电压的相位差φ，这是另一个相互关连的参数，也是检测船舶电站主配电屏的重要参数。因为检测时，电流输出端替代发电机输出端电流互感器的信号，功率表、功率因数表、安全保护系统的电压信号来自本发明的功率输出端，而它们所用的电流信号仅来自本发明的电流输出端。功率输出端虽然提供控制系统、安全保护系统的工作电力，但其电流大小和功率因数对检测没有影响。

为获得上述相互关联的电压和电流信号，本发明实施例的变频控制部分用同一载频三角波同时对三相正弦电压信号和三相正弦电流信号进行调制。调制时，根据主控制器的指令，三相电流信号取样位置与三相电压信号相差Φ角(0°至±180°)，以获得不同的功率因数值(COSΦ)和逆功率。

测量部分实时测量功率输出端的电压值和电流输出端的电流值。

主控制器一方面接收操作面板的控制指令，并向变频控制部分下达相应控制指令。另一方面将频率值、功率因数值、有功功率值、各相电压值、各相电流值通过显示面板显示出来。频率值、功率因数是变频控制的系统参数，它的精度取决晶振和程序，而各相电压值、各相电流值为实际测量的数值。有功功率值是通过各相电压值、各相电流值及功率因数COSΦ计算而得。这些数值，在经过有关部门的校验合格后，可用于船舶电站主配电屏仪表及安全保护系统检测和校验的依据。

Claims

一种船舶电站综合信号发生及校验系统，其特征是：采用变频控制，同时产生两组相互关联的三相正弦交流电信号，其中一组提供连续可调的三相正弦交流电压信号和频率信号，另一组提供与前一组中的电压信号同频率，但与前一组中的电压信号相位差φ连续可调、且大小连续可调的三相正弦交流电流信号，替代发电机及电流互感器的输出，从而实现船舶电站主配电屏仪表、断路器及安全保护系统的在系统内(In System)的检测和校验。