西門子6se70在船舶電力推進變頻調速系統中的應用

　　摘要：船舶電力推進系統是為某高校模擬船舶各種運行工況而設計的一套裝置，由小比例實驗平臺和仿真系統兩部分所組成。本推進系統的使用，改變了傳統船舶電力推進變頻調速系統負載側的工作模式，不僅是簡單，而且可模擬各種負載，并在很大程度上減輕了實驗能耗，系統調試完畢使用至今，工作穩定正常，客戶反映良好。
　　
　　一、項目簡介
　　
　　船舶電力推進系統是為某高校模擬船舶各種運行工況而設計的一套裝置，由小比例實驗平臺和仿真系統兩部分所組成。3臺75kW，1200r/min的發電機組可并聯發電運行，除供給機艙設備及照明設備用電，經升壓裝置、變頻裝置驅動推進電機，用水力測功器模擬螺旋槳吸收功率，整個實驗分為兩部分進行，先期采用外部電網供電。
　　
　　具體研究內容包括：
　　
　　1）主推進機槳裝置的型式及結構的設計與性能優化研究。
　　
　　2）諧波影響研究。
　　
　　3）整流，逆變（變頻）裝置、諧波抑制裝置等內在特性及*匹配優化指標。
　　
　　4）船舶綜合能量管理體系研究。
　　
　　5）船舶電力系統暫態工況分析。
　　
　　仿真系統：
　　
　　硬件部分：船舶電力推進仿真器。
　　
　　軟件部分：船舶電力推進系統模型。
　　
　　主要技術指標與功能要求：
　　
　　1）發電機為三臺75kW柴油發電機，以便并車運行。
　　
　　2）為減少電網中諧波的影響，加裝濾波裝置。
　　
　　3）考慮到電力推進設施直接使用380V/50Hz岸電的情況，配電系統進口單獨留一路接岸電。
　　
　　4）變頻裝置采用Siemens6SE71設備。
　　
　　5）監控軟件擬由客戶自行研制。
　　
　　二、系統介紹
　　
　　1．系統結構組成該系統的主要部分如圖1所示。　　　　
　　2．系統總體技術
　　
　　該實驗室推進系統采用三相690v電制，通過變頻技術控制一臺180kw交流異步推進電機，調節負載電機轉速，滿足船舶在各種作業工況的航速要求。該實驗室推進系統分駕駛室、集控室錄艙三個操縱控制部位，控優先級依次為機艙、集控室、駕駛室，且相互聯鎖，只有一處操縱控帶效。
　　
　　3．系統功能
　　
　　作為一個實驗室推進系統，考慮以下兩個方面：
　　
　　1）作為一個推進系統，該系統應該是完整的，*的，可靠的，代表該領域發展趨勢的，
　　
　　2）同時作為一個實驗室教學用途，該系統應該是模塊化的、多層次的、多用途的、原理菲的、易于擴展的。
　　
　　本實驗系統正是基于以上兩點考慮的，從層次上分為以下幾個層次：
　　
　　1）升壓系統。
　　
　　2）整流、逆變系統，制動系統。
　　
　　3）推進和負載系統。
　　
　　整流升壓變壓器將三相660v，50Hz的交流電變換成兩個相位相差30。電角度的：690V/50Hz的交流電供變頻器使用。兩個變壓器間有15。相位差。
　　
　　通過一個開關將本系統自動分成6脈動和12脈動系統，以便于實驗室模擬不同整流系統個系統的諧波因素。
　　
　　在負載側，一臺180kW的推進電機帶動一臺180kW、750r/min的負載電機，該電機是用‘擬舵槳系統的典型的M～N2負載，其輸出直接連接到變頻器的逆變輸入端，從而連接到直流母約這就意味一旦系統正常運行后，來自于系統輸入端的功率要求將大為降低。
　　
　　該船用空冷變頻系統基于12脈沖二極管整流，配置內部制動斷路器及外部制動電阻，該具有一臺電動方式行的輸出變頻器（供給推進電機），和一臺發電方式運行的輸出變頻器（連接載電機）。該系統具有推進電機和負載電機之間的電氣聯鎖保護。
　　
　　三、控制系統調試
　　
　　本系統實際的調試可分為遠端控制及就地控制，遠端控制可采用siemensS7系列PLC+上位機監控軟件實現，也可采用第三方的控制軟件，就地控制則利用6se71本身自帶的I/O端子進行裝置的動作實現。
　　
　　1．關鍵參數設置
　　
　　本系統分為推進與負載兩部分，推進部分采用速度控制，負載部分采用轉矩控制，因此在參數設置上：
　　
　　對于推進系統：p100=4（帶測速機的矢量控制）
　　
　　P443=3002（速度給定由profibus傳輸）
　　
　　對于負載系統：p100=3（不帶測速機的矢量控制）
　　
　　P587=1（采用轉矩控制）
　　
　　P486=3002（負載轉矩值由profibus傳遞過來，以模擬各種負載情況）
　　
　　另外還有相應的運動信號，如：起動，停車，加、減速等，則可通過相應的變頻器控制參數進行設置，可以同時設置遠端與近端控制兩套參數，通過端子開關切換進行方便的參數組選擇。
　　
　　2．調試要點
　　
　　1）由于本系統采用一臺與推進電機相同的電機來模擬各種不同工況下的負載情況，因此對于負載電機的驅動，采取了轉矩控制加以實現，在負載轉矩的方向給定上，一定要注意其方向與推進電機的運行方向相反，否則起不到阻轉矩的作用；
　　
　　2）通過對參數p486的不同賦值（在上位機程序中編寫），可以模擬不同的負載狀況，如M～N2，M=const，P=const，應注意工況的選擇。
　　
　　四、結束語
　　
　　本推進系統的使用，改變了傳統船舶電力推進變頻調速系統負載側的工作模式，不僅是簡單，而且可模擬各種負載，并在很大程度上減輕了實驗能耗，系統調試完畢使用至今，工作穩定正常，客戶反映良好。