1、交流发电机的自动并车控制,1 理想的准同步并车条件,（1）待并发电机的电压与运行发电机（或电网）的电压大小相等；,（2）待并发电机的频率与运行发电机（或电网）的频率数值相等；,（3）待并发电机电压的初相位（初相角）与运行发电机（或电网）电压的初相位（初相角）一致。,（4）待并发电机的电压与电网(或运行机)电压的相序一致；,自动并车控制,2 规范对准同步并车条件的规定,1）并车操作中电压差不得大于额定电压的10，即：U10Ue。在电网负载比较平稳的情况下，通常船舶发电机的调压器是能够满足这一条件的，因为一般船舶发电机的调压器静态电压调整率为2.5%，如果发电机调压器正常，完全可以满足并车操作电压
2、差不大于10Ue的要求。,2）并车操作时一般相位差在15以内。,3）并车操作时一般频差在1%额定频率值以内被认为是允许的，即要求：f1% fe。对于50HZ的船舶电站，则并车操作时一般频差在0.5HZ以内被认为是允许的。,自动并车控制,并联运行对原动机的要求（1）必须有相同而均匀的角速度（2）具有合适的有差特性的速度变化率（3）参与并联运行发电机的各原动机其调速器的灵敏度要适当,自动并车控制,（1）频差方向鉴别，检测待并发电机与电网电压的频率差，并根据频差的大小与方向自动地对待并发电机发出增速或减速信号，进行频率预调，使待并发电机的频率接近电网频率，创造合闸条件。,自动并车控制,（3）要能计及
3、发电机主开关的固有动作时间，相应地在同步点之前提前发出合闸指令，实现自动准同步。,（2）鉴别合闸条件，设置一个合闸与门，检测待并发电机与电网的电压差、频率差和相位差这三个条件，当任何一个条件不符合并车要求时，实现闭锁，不允许发出合闸指令。,自动并车控制,12 自动并车装置的组成,通常自动并车装置应由调压、调速和合闸三部分组成。,自动并车控制,船舶自动并车装置大多由脉动电压形成环节、频差方向鉴别及调速脉冲控制电路、获取恒定超前相角或超前时间信号的环节、允许合闸频差检测环节、允许电压差检测及合闸“与”门环节等构成。,小f表示小扰动环节f表示频率预调环节u允表示允许电压差检测环节f允表示允许频率差检
4、测环节q / t q表示恒定超前相角或恒定超前时间检测环节,自动并车控制,4 自动准同步并车装置典型环节技术方案及原理分析,41 差频三角波电压的形成,脉动三角波电压与正弦形脉动电压同频，脉动三角波电压与相位角成线性关系，不受电压差和波形失真的限制，从而避免了正弦形脉动电压的缺陷。,自动并车控制,42 频差方向鉴别环节,频差方向鉴别环节的功能是辨别频差的方向，及正频差还是负频差，根据频差的方向，发出“加”速或“减”速指令，进行频率予调。,自动并车控制,3） 模拟量比较法,模拟量比较法原理图,将电网的频率fw信号和待并发电机的频率ff信号分别送到频率电压变换器，其输出为与各自频率成正比的直流电压
5、信号u1和u2。,自动并车控制,模拟量比较法原理图,输出信号uA送入鉴别器，当uA0，即待并发电机的频率ff电网的频率fw，鉴别器输出“减”速信号，当uA0，即待并发电机的频率ff电网的频率fw，鉴别器输出“加”速信号。,自动并车控制,43 恒定超前相角信号的获得与整定,1）恒定超前相角的获得,采用鉴幅器获得恒定超前相角的波形图,主开关合闸固有动作时间,自动并车控制,在设计电路时应考虑在鉴幅器的输出电路后一级加一个单向微分电路，使之只能检出单向的脉冲，也就是超前相角信号，只有负脉冲（即恒定超前相角信号）得以输出去触发合闸控制回路。,自动并车控制,2）恒定超前相角的整定,自动并车控制,44 恒定
6、超前时间的获得与整定,恒定超前时间获得电路,由于脉动电压波型的过零点代表相位差=0，所以要获得恒定的超前时间tq，只要把脉动电压波型的零点前移tq时间，再检测零点，即可获得恒定的超前时间。显然，脉动电压波型的前移可采用比例一微分电路实现。,自动并车控制,恒定超前时间的获得一般采用比例微分电路，使脉动电压波型提前过零，然后再用零电平检测器检测过零点，以发出提前的允许合闸信号。,恒定超前时间获得电路,tq=RC=tKd,tq与角频差S无关,自动并车控制,45 允许合闸频差的检测,微分法检测允许合闸频差的原理,三角波脉动电压US的斜率与频差成正比，而三角波脉动电压US的斜率就是三角波脉动电压US的微
7、分值。因此，对三角波脉动电压US进行微分后所得到的电压就能反映频差的大小，得出这一微分电压值，就可以实现对允许合闸频差的检测。,自动并车控制,频差三角波在2区间的直线方程为：,只要检测出ud小于一个标准电平(令标准电平反映最大允许频差)，就说明频差在允许范围内。,自动并车控制,5.允许电压检测及合闸当电压差值超过允许值的10%时，不允许主开关合闸，起闭锁作用，而当电压差在允许值之内是，则开放合闸通道，在其他两个条件满足的情况下，输出合闸信号。6合闸“与”门电路一般是由一只三端“与”电路组成。在相位，频差，压差三个条件同时满足时，就送出合闸信号，主开关立即合闸。只要其中之一不满足就不允许输出合闸
8、信号。,自动并车控制,(3)附加功能单机投入运行的发电机组因出现二级故障跳闸，电网上无电压。电站在自动运行的情况下，备用机组启动，发电机建压，发电机将通过自动同步装置台上断路器，把发电机投入运行。这时电网上无电压，无法也无必要进行同步操作。用于自动电站的自动同步装置通常附加“单机投入”功能。在电网无电压(低于15)和(或)所有发电机断路器都断开的情况下，立接发出合间指令。,自动并车控制,允许同步操作时限在异常的情况下自动装置有可能发不出合闸指令，例如装置有故障或机组运行不稳定，无法寻觅同步投入条件；或者合闸电路有故障不能合闸。在无人看管的自动工作条件下装置的工作时间要加以限制。这就是“允许同步
9、操作时限”功能。装置投入工作，在允许的时间内如果断路器不能合闸，则自动退出工作，发出报警召唤值班人员处理。这段时限一般可整定在60s左右。,自动并车控制,电压差超限报警船舶电站用的自动同步装置一般不具有电压匹配(调压)功能。只具有电压差闭锁功能，电压差大于整定值时禁止合闸指令发出。这一功能只有在动态的情况下有意义，也就是因电网被动引起电压超限时合闸指令将被闭锁；在静态的情况下，由于运行发电机或待并发电机电压整定不当引起电压超限，发不出合闸指令，又无法改变电压，自动同步操作已无意义，需要发出报警，召唤操作人员前来处理电压差越限报警一般可整定在10左右。,自动并车控制,内部故障检测自动同步装置仪用
10、时间很短，大多数时间是处于不工作状态。经验告诉我们，有些电子装置的故障多出在刚投入和退出工作时。一种故障是不输出任何信号；另一种是误发操作信号。前者并不会引起事故，由“允许同步操作时限”鉴别；后者有可能酿成事故。较简单实用的检测方法是采用内部与外部电路相结合的方式。信号由三个操作输出(继电器)倍号的常闭触点串联组成，内部发出，外部检测。检测是在装置刚投入工作时进行，如果装置一投入就发出操作信号，串联电路断开，作为内部故障输出:外部检测到电路断开作为内部故障处理。,自动并车控制,呆滞扰动采用以“差频周期为调节周期”的自动调速电路，调速信号是在相角重合时发出。速操作有可能调节得使频差很小，出现相角
11、无法重合的呆滞现象。“呆滞扰动”功能是在出现呆滞现象时发出一个扰动调速信号(通常是升速信号)增加频差以增加相角重合机会。目前多采用固定调速周期，自动装置不需要这个功能。,自动并车控制,正频差投入只要满足同步条件，无论是从正频差或是负频差进入相角重合，都允许发出合间指令。所不同的是，正频差投入发电机会略带上一点负载；而负频差投入发电机可能会出现逆功状态。负载和逆功的程度由投入瞬间的频差大小定，频差越大、功率的进出越多。 较合理的设计是采用两种频差限制。例如赛科(sELco)公司制造的自动同步器就具有这种功能，这样正负颁差都有投入机会，负额差时按整定额差(较小)限制；正频差投入时频率差限制是所整定
12、频差的一半(较大)限制。,自动并车控制,系统频率输出 在船舶电站中，对轴带发电机进行同步操作，这时在母线上运行的可能是一台发电机，也可能是几台并联运行着的发电机。如果轴带发电机以额定转速运行，又不向配电板提供调速手段即使提供，考虑副主机对调速探询的响应是很缓慢的，即从一个转速调节到另一个转速需等待较长的时间。因此对轴带发电机进行同步调速操作，一般是作用在运行在母线上的发电机。为此，有的厂商(如赛科公司)在同步装置中提供系统频率输出。操作时，把轴发电压作为系统电压输入自动同步装置装置输出系统频率则为轴发频率 把这个信号输入柴油发电机的功率自动分配装置，作为恒频的基准频率进行同步调速。,返回,自动并车控制,
