УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МОЩНОГО ЧАСТОТНО-УПРАВЛЯЕМОГО ГРЕБНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОДВИЖЕНИЯ В УСЛОВИЯХ СТЕНДА Российский патент 2016 года по МПК G01R31/34 H02P15/00 

Предложение относится к полномасштабным мощным судовым системам электродвижения с частотно-управляемым гребным электродвигателем и может быть использовано при проведении приемо-сдаточных испытаний гребного электродвигателя (ГЭД) и системы электродвижения (СЭД) в условиях стенда.

Известно устройство для испытаний гребных электродвигателей с помощью нагрузочного генератора постоянного тока, сочлененного с ГЭД (Патент на изобретение №2498334 «Устройство для испытаний частотно-управляемого электропривода системы электродвижения в условиях стенда». Алексеев В.Д., Калинин И.М., Васютин В.З., Самсыгин В.К.), принятого за прототип.

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением подключен к полупроводниковому преобразователю электроэнергии (ППЭ), который преобразовывает и рекуперирует энергии в сеть. Система регулирования по каналам управления моментом на валу электродвигателя и напряжения полупроводникового преобразователя обеспечивает винтовую характеристику на валу ГЭД и стабилизацию напряжения на выходе ППЭ.

Однако такому устройству для испытаний мощных ГЭД присущи недостатки, заключающиеся в необходимости создавать нагрузочный генератор постоянного тока большой мощности, что представляет собой большие технические трудности.

Целью предлагаемого изобретения является повышение эффективности испытаний мощных СЭД с частотно-управляемым ГЭД, а также возможности получения нагрузочной характеристики на валу ГЭД, близкой к винтовой.

Для этого в устройстве для испытаний мощного частотно-управляемого гребного электропривода системы электродвижения в условиях стенда, содержащем щит электродвижения, трансформатор напряжения, преобразователь частоты, гребной электродвигатель, по изобретению с целью создания эффективного устройства для испытаний мощных систем электродвижения и снижения потерь активной мощности в сети, а также получения нагрузочной характеристики на валу гребного электродвигателя, близкой к винтовой, вал гребного электродвигателя сочленен с синхронным генератором с обмоткой независимого возбуждения, подключенной к выпрямителю питания обмотки возбуждения, в свою очередь синхронный генератор подключен к рекуперативному преобразователю частоты, при этом рекуперативный преобразователь частоты, состоящий из выпрямителя и инвертора, обеспечивает рекуперацию энергии в сеть через щит сети, а датчик момента канала управления по моменту на валу гребного электродвигателя подключен к усилителю рассогласования по напряжению с опорным напряжением Uоп1, выход усилителя рассогласования соединен с логическим блоком управления, по выходу, соединенному с выпрямителем питания обмотки возбуждения синхронного генератора, а выход датчика напряжения канала управления по напряжению рекуперативного преобразователя частоты соединен с усилителем рассогласования по напряжению выпрямителя с опорным напряжением Uоп2, в свою очередь выход усилителя рассогласования подключен к логическому блоку управления, выход которого соединен с системой управления выпрямителя рекуперативного преобразователя частоты, при этом логические блоки управления каналов управления по моменту на валу гребного электродвигателя и напряжению рекуперативного преобразователя частоты связаны между собой и с задатчиком режима, задающим параметры винтовой нагрузочной характеристики гребного электродвигателя.

На фигуре 1 изображена принципиальная схема для испытаний мощного частотно-управляемого гребного электропривода СЭД напряжением 6,0 кВ в условиях стенда, состоящая из щита электродвижения ЩЭД (1), трансформатора напряжения ТН (2), преобразователя частоты ПЧ (3), гребного электродвигателя ГЭД (4), синхронного генератора напряжением 6,3 кВ СГ (5), обмотки независимого возбуждения синхронного генератора ОВСГ (6), полупроводникового преобразователя П (7) для питания ОВСГ, рекуперативного преобразователя частоты РПЧ (8), представленного выпрямителем В (9) и инвертором И (10), щита сети ЩС (11).

При испытаниях ГЭД (4) тормозной момент создается системой СГ (5) - РПЧ (8). Система регулирования предлагаемого устройства обеспечивает изменение в широком диапазоне тормозного момента на валу ГЭД (4) в зависимости от частоты вращения ГЭД (4) - M=f(n) подобно характеристикам гребного винта судна.

Система регулирования имеет два канала управления: канал управления моментом на валу ГЭД (4) и канал управления напряжением РПЧ (8), что отображено на фигуре 1. Канал управления моментом на валу ГЭД (4) содержит: датчик момента ДМ (12), усилитель рассогласования по напряжению УР1 (13) с опорным напряжением Uоп1, логический блок управления ЛБУ1 (14), сигнал с которого управляет полупроводниковым преобразователем П (7) обмотки возбуждения ОВСГ (6).

Канал управления напряжения РПЧ (8) состоит из: датчика напряжения ДН (15), усилителя рассогласования по напряжению УР2 (16) с опорным напряжением Uоп2, логического блока управления ЛБУ2 (17), сигнал с которого воздействует на систему управления СУ (18), выпрямителя В (9), обеспечивая стабилизацию напряжения на входе инвертора (10), последующее преобразование напряжения постоянного тока в переменный с помощью инвертора И (10) и передачу энергии в сеть через щит сети ЩС (11).

Связанные между собой и управляемые задатчиком режима 3Р (19) логические блоки управления (14) и (17) управляют полупроводниковым преобразователем П (7) и системой управления (18) В (9).

Таким образом, предложенное устройство позволяет создать эффективное устройство для испытаний мощных СЭД с частотно-управляемым ГЭД за счет снижения потерь активной мощности путем рекуперации энергии в сеть и обеспечения винтовой нагрузочной характеристики на валу ГЭД. Предлагаемое устройство позволяет уменьшить объем швартовых испытаний на судне.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к стендам для проведения приемо-сдаточных испытаний частотно-управляемых гребных электродвигателей системы электродвижения. Стенд содержит синхронный генератор, соединенный с гребным электродвигателем и подключенный к рекуперативному преобразователю частоты, состоящему из выпрямителя и инвертора, при этом рекуперативный преобразователь частоты подключен к щиту сети. Для обеспечения рекуперации энергии в сеть и получения винтовой нагрузочной характеристики гребного электродвигателя применена система регулирования по каналу управления момента на валу гребного электродвигателя и каналу управления напряжения рекуперативного преобразователя частоты. Технический результат состоит в повышении эффективности испытаний системы электродвижения с частотно-управляемым гребным электродвигателем за счет снижения потерь активной мощности и обеспечения винтовой нагрузочной характеристики на валу гребного электродвигателя, а также в уменьшении объема швартовых испытаний системы электродвижения на судне. 1 ил.

Устройство для испытаний мощного частотно-управляемого гребного электропривода системы электродвижения в условиях стенда, содержащее щит электродвижения, трансформатор напряжения, преобразователь частоты, гребной электродвигатель, отличающееся тем, что вал гребного электродвигателя сочленен с синхронным генератором с обмоткой независимого возбуждения, подключенной к выпрямителю питания обмотки возбуждения, в свою очередь синхронный генератор подключен к рекуперативному преобразователю частоты, при этом рекуперативный преобразователь частоты, состоящий из выпрямителя и инвертора, обеспечивает рекуперацию энергии в сеть через щит сети, а датчик момента канала управления по моменту на валу гребного электродвигателя подключен к усилителю рассогласования по напряжению с опорным напряжением Uоп1, выход усилителя рассогласования соединен с логическим блоком управления, по выходу, соединенному с выпрямителем питания обмотки возбуждения синхронного генератора, а выход датчика напряжения канала управления по напряжению рекуперативного преобразователя частоты соединен с усилителем рассогласования по напряжению выпрямителя с опорным напряжением Uоп2, в свою очередь выход усилителя рассогласования подключен к логическому блоку управления, выход которого соединен с системой управления выпрямителя рекуперативного преобразователя частоты, при этом логические блоки управления каналов управления по моменту на валу гребного электродвигателя и напряжению рекуперативного преобразователя частоты связаны между собой и с задатчиком режима, задающим параметры винтовой нагрузочной характеристики гребного электродвигателя.