FI72234B

FI72234B - ELECTRICAL FRAMDRIVNINGSANORDNING

Info

Publication number: FI72234B
Application number: FI822410A
Authority: FI
Inventors: Mikhail Ivanovich Akulov; Nikolai Petrovich Kovtun; Nikolai Petrovich Lebedev; Viktor Petrovich Rodin; Boris Nikolaevich Okeanov
Original assignee: Mikhail Ivanovich Akulov; Nikolai Petrovich Kovtun; Nikolai Petrovich Lebedev; Viktor Petrovich Rodin; Boris Nikolaevich Okeanov
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1982-07-07
Publication date: 1986-12-31
Also published as: FI822410A0; FI822410L; FI72234C

Description

72234 Sähkökäyttölaite72234 Electric drive

Esillä oleva keksintö kohdistuu sähkötekniikkaan ja erityisesti sähkökäyttölaitoksiin ja sitä voidaan hyödyntää 5 useissa itsenäisissä sähkövoimajärjestelmissä, jotka käsittävät tehokkaita tyristoriohjattuja käyttöjä ja muita kuormia .The present invention relates to electrical engineering and in particular to electric power plants and can be utilized in a number of independent electric power systems comprising efficient thyristor controlled drives and other loads.

Itsenäiset laivan sähkölaitokset aikaansaavat sähköenergiaa sekä käyttömoottorien ankkurivirtapiireihin että 10 laivan lisälaitteisiin (laivan lisälaitekuormiin), kuten tuulettimiin, pumppuihin, laivan automaattisiin ohjausjärjestelmiin, radionavigointilaitteistoon jne. Tällöin tasa-virralla toimivat käyttömoottorit on säännönmukaisesti kytketty laivan sähkölaitoksen vaihtovirtageneraattoreihin 15 tyristorimuuttajien kautta. Tyristorimuuttajien käyttö laivan sähkölaitoksessa mahdollistaa käyttömoottorien nopeuden säädön suurella tarkkuudella ja laajalla alueella yhtä hyvin kuin sähkövoimajärjestelmän transientti-ilmiön halutun ominaiskäyrän ja sähkömoottorien vaadittavan vääntömo-20 mentti-nopeus ominaiskäyrän saavuttamisen.Independent on-board electrical plants provide electrical energy to both the anchor circuits of the propulsion engines and the 10 ship's accessories (ship's accessory loads), such as fans, pumps, ship's automatic control systems, radionavigation equipment, etc. The use of thyristor converters in a ship's electrical plant allows the speed of the drive motors to be controlled with high accuracy and wide range as well as the desired characteristic curve of the transient phenomenon of the electric power system and the required torque-20 characteristic curve of the electric motors.

Samalla tehokkaiden tyristorimuuttajien olemassaolo laivan sähkölaitoksessa aiheuttaa jännitteen aaltomuodon vääristymien muodostumisen laivan pääverkossa, joka on erityisen huomattavaa silloin, kun laivan sähkölaitoksen teho 25 on yhtä suuri kuin käyttömoottorien. Nämä vääristymät voivat johtaa generaattorin roottorikäämien huomattavaan ylikuumentumiseen johtuen korkeampien harmonisten indusoimista virroista, laivan lisäkoneistojen epätahtimoottorien kuumentumiseen, automaattisten ohjauslaitteiden, virtakyt-30 kimen ohjauspiirien ja muiden laitteiden virhetoimintaan. Tyristorimuuttajien kommutointijännitteen alenemien vaikutuksen vähentämiseksi laivan muiden sähkölaitteiden toimintaan laivan lisälaiteväylät erotetaan tyristomuuttaja-väylistä.At the same time, the existence of efficient thyristor converters in the ship's electrical plant causes the formation of voltage waveform distortions in the ship's main network, which is particularly noticeable when the ship's electrical power 25 is equal to that of the propulsion engines. These distortions can lead to significant overheating of the generator rotor windings due to higher harmonic induced currents, heating of asynchronous motors in the ship's auxiliary machinery, malfunctions of automatic control devices, power switch control circuits, and other equipment. To reduce the effect of thyristor converter switching voltage drops on the operation of the ship's other electrical equipment, the ship's accessory buses are separated from the thyristor converter buses.

35 Ennestään tunnettu on sähkökäyttölaitos, jossa on tehon ulosottoa lisälaitteita varten (laivan lisälaitekuor-mat) (vrt. julkaisua "Morskoy Flot", 1977, nro 3, sivut 44- 72234 46), joka käsittää tahtigeneraattoreita kytkettynä pääväyliin, tyristorimuuttajia kytkettynä pääväylien ja käyttö-moottorien ankkurivirtapiirien välille ja laivan lisälai-teväyliä kytkettynä pääväyliin yksiankkurimuuttajien kautta, 5 jotka käsittävät tahtimoottoreita ja tahtigeneraattoreita.35 A prior art electric drive plant with power take-off for accessories (ship's accessory loads) (cf. "Morskoy Flot", 1977, No. 3, pages 44-72234), comprises synchronous generators connected to the main bus, thyristor converters connected to the main bus between the anchor circuits of the engines and the auxiliary buses of the ship connected to the main busses via single anchor converters 5 comprising synchronous motors and synchronous generators.

Tässä laitoksessa laivan lisälaiteväylien eristäminen pääväylistä, jonka jännitteen aaltomuodon tyristori-muuttajat ovat vääristäneet, aikaansaadaan yksiankkurimuutta jilla.In this plant, the isolation of the ship's auxiliary busses from the main buses distorted by the voltage waveform thyristor converters is provided by single anchorage.

10 Yksiankkurimuuttajien olemassaolo vaikuttaa kuiten kin laivan lisälaitekuormiin tapahtuvan jatkuvan tehon syötön luotettavuuteen, lisää tahtigeneraattorien tehoa aaltomuodon vääristymien aiheuttamasta kuumennuksesta johtuen, koska yksiankkurimuuttajät eivät pienennä tahtigeneraat-15 torien napoihin kytkettyjen pääväylien yli olevan jännitteen epälineaarista vääristymätekijää. Lisäksi laitokseen sisältyvät yksiankkurimuuttajät lisäävät sen kustannuksia ja laivan melua.10 However, the presence of single anchor converters affects the reliability of the continuous power supply to the ship's accessory loads, increases the power of the synchronous generators due to heating due to waveform distortions, because the single anchor converters do not reduce the voltage across the main bus connected to the terminals of the synchronous generators. In addition, the single anchor converters included in the plant will increase its cost and ship noise.

Ennestään tunnettu on myös sähkökäyttölaitos (vrt.An electric drive plant is also known (cf.

20 neuvostoliittolaista keksijäntodistusta nro 670 997, julkaistu 1979) , joka käsittää kolmivaiheisia tahtigeneraattoreita kytkettynä rinnan pääväylien kanssa, tyristorimuuttajia, joiden annot on kytketty käyttömoottoreihin ja kaksoisku-ristimia, joissa on kaksi ryhmää käämityksiä, kummankin ku-25 ristimen ensimmäisten käämitysten ollessa kytketty pääväylien ja vastaavien tyristorimuuttajien ottojen välille ja toisten käämitysten ollessa kytketty pääväylien ja vastaavien laivan lisälaiteväylien välille. Laivan lisälaitepii-rit on lohkottu lohkovirtakytkimillä.20 Soviet Inventors' Certificate No. 670,997, issued in 1979), comprising three-phase synchronous generators connected in parallel with the main busbars, thyristor converters whose outputs are connected to drive motors and double stroke crossovers with two groups of windings between the inputs of the thyristor converters and with the other windings connected between the main bus and the corresponding auxiliary bus of the ship. The ship's accessory circuits are blocked with block current switches.

30 Yksiankkurimuuttajien eliminoinnista johtuen tällä käyttölaitoksella on yksinkertaisempi piirirakenne, pienempi massa ja koko, pienemmät kustannukset ja tehon syötön suurempi luotettavuus laivan lisälaitekuormiin verrattuna edellä mainittuun käyttölaitokseen. Tyristorimuutta-35 jien laivan pääjohtoon aiheuttamien jännitteen aaltomuodon vääristymien pienennys saavutetaan käyttölaitoksessa, joka 11 72234 on tehty edellä mainitun neuvostoliittolaisen keksijäntodistuksen mukaisesti kaksoiskuristimien käytöstä johtuen.30 Due to the elimination of single anchor converters, this drive has a simpler circuit structure, lower mass and size, lower costs and greater reliability of power supply to the ship's accessory loads compared to the above drive. The reduction of the voltage waveform distortions caused by the thyristor converters to the main line of the ship is achieved in a drive plant 11 72234 made in accordance with the above-mentioned Soviet inventor's certificate due to the use of double chokes.

Kuitenkin, kahden tai useamman käyttömoottorin, eli kahden tai useamman tyristorimuuttajan toimiessa samanaikai-5 sesti, on mahdotonta saavuttaa riittävä kompensointi mainituille vääristymme neuvostoliittolaisen keksijäntodistuksen nro 670 997 mukaisessa käyttölaitoksessa. Tämä selitetään seuraavasti.However, when two or more drive motors, i.e. two or more thyristor converters operating simultaneously, it is impossible to obtain sufficient compensation for said distortions in the drive according to Soviet Inventor Certificate No. 670 997. This is explained as follows.

Kun käyttölaitos toimii laivan lisälaitevaylät irti 10 kytkettynä, eli lohkovirtakytkin auki, kukin kaksoiskuris-timista kompensoi jännitteen aaltomuodon vääristymiä vain siinä laivan lisälaiteväylän lohkossa, joka on kytketty tähän kuristimeen, kuristimen kompensoidessa vain niitä vääristymiä, jotka on aiheuttanut tyristorimuuttaja, joka 15 myös on kytketty samaan kuristimeen, kun taas ne vääristymät, jotka on aiheuttanut laivan sähköpiiriin toinen tyristorimuutta ja , tulevat tähän lohkoon pääväylien kautta ja toiset kuristimen käämitykset eivät kompensoi niitä.When the operator operates with the ship's auxiliary bays disconnected 10, i.e., the block current switch open, each of the double chokes compensates for voltage waveform distortions only in the block of the ship's auxiliary bus connected to this choke, the choke compensates only those distortions caused by the thyristor to the choke, while those distortions that have caused the ship's electrical circuit to the second thyristor and, enter this block through the main paths and are not compensated for by the other choke windings.

Kun käyttölaitos toimii laivan lisälaiteväylien ol-20 lessa yhdistettyinä (lohkovirtakytkin kiinni), ei-lineaa-risten jännitteen aaltomuodon vääristymien kompensointi laivan lisälaiteväylissä on riittämätön johtuen siitä, että kaksoiskuristimien käämitykset sulkevat toisensa näiden väylien kautta, minkä tuloksena kuristimien toiminnan te-25 hokkuus pienentyy.When the operator operates with the ship's auxiliary busses connected (block current switch closed), compensation for non-linear voltage waveform distortions in the ship's auxiliary busses is insufficient due to the fact that the double choke windings close each other through these busses.

Esillä olevan keksinnön päätavoitteena on aikaansaada sähkökäyttölaitos, jolla on mahdollista parantaa laivan lisälaitteiden syöttöjännitteen aaltomuotoa kahden tyristorimuutta jän toimiessa samanaikaisesti.The main object of the present invention is to provide an electric drive plant with which it is possible to improve the waveform of the supply voltage of ship's accessories when two thyristors operate simultaneously.

30 Tämän päätavoitteen mukaisesti on aikaansaatu sähkö- käyttölaitos, joka käsittää kolmivaiheisia tahtigeneraatto-reita kytkettynä laitoksen pääväyliin, tyristorimuuttajia, joiden annot on kytketty käyttömoottoreihin ja kaksoisku-ristimia, joiden ensimmäiset käämitykset on kytketty vas-35 taavien tyristorimuuttajien ottojen ja pääväylien välille ja jonka toiset käämitykset on kytketty pääväylien ja laivan lisälaiteväylien välille, missä keksinnön mukaisesti 4 72234 laivan lisälaiteväylät on kytketty toisiinsa ja yhden kuristimen toiset käämitykset on kytketty vahvistavasti sarjaan toisen kuristimen vastaavien toisten käämitysten kanssa .According to this main object, there is provided an electric drive plant comprising three-phase synchronous generators connected to the main bus paths of the plant, thyristor converters whose outputs are connected to drive motors and double crossovers with first windings connected between the inputs and main bus terminals of the respective thyristor converters. is connected between the main busses and the ship's auxiliary busses, wherein according to the invention 4 72234 ship's auxiliary busses are interconnected and the second windings of one choke are connected in series with the corresponding second windings of the other choke.

5 Kaksoiskuristimien toisten käämitysten vahvistava sarjaankytkentä aikaansaa parantuneen jännitteen aaltomuodon laivan lisälaiteväylissä, koska se tekee mahdolliseksi kompensoida vääristymiä, jotka molemmat tyristorimuuttajät ovat tuottaneet samanaikaisesti.5 The amplifying series connection of the second windings of the double chokes provides an improved voltage waveform in the ship's accessory busses, as it makes it possible to compensate for the distortions produced by both thyristor converters simultaneously.

10 Esillä olevaa keksintöä selostetaan edelleen sen edullisen suoritusmuodon yksityiskohtaisella kuvauksella mukana seuraavaan piirustukseen viitaten, joka esittää keksinnön mukaisen sähkökäyttölaitoksen piirikaavion, kolmivaiheisen sähkökäyttölaitoksen ollessa esitetty yksinker-15 taisuuden vuoksi yksilinjaesityksenä.The present invention will be further described by a detailed description of a preferred embodiment thereof with reference to the accompanying drawing showing a circuit diagram of an electric drive according to the invention, the three-phase electric drive being shown as a single line representation for simplicity.

Piirustukseen viitaten, sähkökäyttölaite käsittää kolmivaiheisia tahtigeneraattoreita 1, joiden annot on kytketty pääväyliin 2, kaksoiskuristimiin 3, tyristorimuutta-jiin 4, käyttömoottoreihin 5 ja laivan 1isälaiteväyliin 6. 20 Kunkin tyristomuuttajän 4 otto on kytketty pääväyliin 2 kaksoiskuristimien 3 ensimmäisten käämitysten 7 kautta ja anto on kytketty vastaavan käyttömoottorin 5 ankkurivirta-piiriin. Laivan lisälaiteväylät 6 on kytketty pääväyliin 2 kaksoiskuristimien 3 toisten käämitysten 8 kautta, kaksois-25 kuristimien 3 toisten käämitysten 8 ollessa kytketty yhteen sarjaan ja vahvistavaan suhteeseen. Kuristimen 3 kunkin käämityksen 7 ja 8 alkupisteet on merkitty piirustuksessa pisteillä.Referring to the drawing, the electric drive comprises three-phase synchronous generators 1, the outputs of which are connected to main buses 2, twin chokes 3, thyristor converters 4, drive motors 5 and ship 1 auxiliary buses 6. to the anchor current circuit of the corresponding drive motor 5. The ship's auxiliary busses 6 are connected to the main busses 2 via the second windings 8 of the double chokes 3, the second windings 8 of the double chokes 3 being connected in one series and in a reinforcing relationship. The starting points 7 and 8 of each winding of the choke 3 are marked with dots in the drawing.

Sähkökäyttölaite toimii seuraavasti. Tahtigeneraat-30 toreista 1 saatava sähköenergia syötetään pääväylien 2 ja kuristimien 3 käämitysten 7 kautta tyristorimuuttajiin 4, joista käyttömoottorit saavat tehonsa.The electric drive operates as follows. The electrical energy from the synchronous generators-30 is supplied via the main bus 2 and the windings 7 of the chokes 3 to the thyristor converters 4, from which the drive motors receive their power.

Käyttömoottorin 5 nopeus säädetään muuttamalla tyristorien sytytyskulmaa muuttajissa 4.The speed of the drive motor 5 is controlled by changing the ignition angle of the thyristors in the converters 4.

35 Laivan lisälaitekuormat saavat tehonsa tahtigene- raattoreista 1 pääväylien 2, kaksoiskuristimien 3 toisten käämitysten 8 ja laivan lisälaiteväylien 6 kautta.35 The ship's auxiliary loads are powered by the synchronous generators 1 via the main passages 2, the second windings 8 of the double chokes 3 and the ship's auxiliary passages 6.

Claims

The electromagnetic coupling between the windings 7 and 8 of the chokes 3, together with the appropriate selection of the parameters of these windings, provides compensation for the distortions in the ship's auxiliary busses 6 which have caused voltage drops in the thyristor converters 4. Compensation for distortions caused by thyristor converters 4 simultaneously under all operating conditions of the electric power plant, with a non-linear distortion factor in the ship's auxiliary buses 6 not exceeding 10%, which does not require overestimating the power of the ship's auxiliary loads. The electric drive plant thus presented is quite simple in structure and allows the simplest kei-15 to provide a continuous supply of approximately high quality electrical energy to the ship's accessory loads. Double chokes can be made in any electrical workshop or shipyard. An electric drive plant comprising three-phase synchronous generators (1) connected to the main bus (2) of the plant, thyristor converters (4), the outputs of which are connected to the drive motors (5), and double chokes (3), the first windings (7) of which are connected to their respective thyristors. between the inputs and the main passages (2) of the vessels (4), and the second windings (8) of which are connected between said main passages (2) and the ship's auxiliary busses (6), characterized in that the ship's auxiliary busses (6) are interconnected and the second windings (8) of one choke (3) are connected in series with the corresponding second windings (8) of the second choke (3).