西门子6se70在船舶电力推进变频调速系统中的应用

一、项目简介

船舶电力推进系统是为某高校模拟船舶各种运行工况而设计的一套装置，由小比例实验平台和仿真系统两部分所组成。3台75kW，1200r/min的发电机组可并联发电运行，除供给机舱设备及照明设备用电，经升压装置、变频装置驱动推进电机，用水力测功器模拟螺旋桨吸收功率，整个实验分为两部分进行，先期采用外部电网供电。

具体研究内容包括：

1)主推进机桨装置的型式及结构的设计与性能优化研究。

2)谐波影响研究。

3)整流，逆变（变频）装置、谐波抑制装置等内在特性及最佳匹配优化指标。    

4)船舶综合能量管理体系研究。

5)船舶电力系统暂态工况分析。

仿真系统：

硬件部分：船舶电力推进仿真器。

软件部分：船舶电力推进系统模型。

主要技术指标与功能要求：

1)发电机为三台75kW柴油发电机，以便并车运行。

2)为减少电网中谐波的影响，加装滤波装置。

3)考虑到电力推进设施直接使用380V/50Hz岸电的情况，配电系统进口单独留一路接岸电。

4)变频装置采用Siemens 6SE71设备。

5)监控软件拟由客户自行研制。

二、系统介绍

1．系统结构组成该系统的主要部分如图1所示。

图1  系统结构组成

2．系统总体技术

该实验室推进系统采用三相690v电制，通过变频技术控制一台180kw交流异步推进电机，调节负载电机转速，满足船舶在各种作业工况的航速要求。该实验室推进系统分驾驶室、集控室录舱三个操纵控制部位，控优先级依次为机舱、集控室、驾驶室，且相互联锁，只有一处操纵控带效。

3．系统功能

作为一个实验室推进系统，考虑以下两个方面：

1)作为一个推进系统，该系统应该是完整的，先进的，可靠的，代表该领域发展趋势的，                

2)同时作为一个实验室教学用途，该系统应该是模块化的、多层次的、多用途的、原理菲的、易于扩展的。 

本实验系统正是基于以上两点考虑的，从层次上分为以下几个层次：    

1)升压系统。

2)整流、逆变系统，制动系统。    

3)推进和负载系统。

整流升压变压器将三相660v，50Hz的交流电变换成两个相位相差30。电角度的：690V/50Hz的交流电供变频器使用。两个变压器间有1 5。相位差。

通过一个开关将本系统自动分成6脉动和12脉动系统，以便于实验室模拟不同整流系统个系统的谐波因素。

在负载侧，一台180kW的推进电机带动一台180kW、750r/min的负载电机，该电机是用‘拟舵桨系统的典型的M～N2负载，其输出直接连接到变频器的逆变输入端，从而连接到直流母约这就意味一旦系统正常运行后，来自于系统输入端的功率要求将大为降低。

该船用空冷变频系统基于12脉冲二极管整流，配置内部制动断路器及外部制动电阻，该具有一台电动方式行的输出变频器（供给推进电机），和一台发电方式运行的输出变频器（连接载电机）。该系统具有推进电机和负载电机之间的电气联锁保护。

三、控制系统调试

本系统实际的调试可分为远端控制及就地控制，远端控制可采用siemens S7系列PLC+上位机监控软件实现，也可采用第三方的控制软件，就地控制则利用6se71本身自带的I/O端子进行装置的动作实现。

1．关键参数设置

本系统分为推进与负载两部分，推进部分采用速度控制，负载部分采用转矩控制，因此在参数设置上：

对于推进系统：p100=4（带测速机的矢量控制）

P443=3002（速度给定由profibus传输）

对于负载系统：p100=3（不带测速机的矢量控制）   

P587=1（采用转矩控制）

P486=3002（负载转矩值由profibus传递过来，以模拟各种负载情况）

另外还有相应的运动信号，如：起动，停车，加、减速等，则可通过相应的变频器控制参数进行设置，可以同时设置远端与近端控制两套参数，通过端子开关切换进行方便的参数组选择。

2．调试要点

1)由于本系统采用一台与推进电机相同的电机来模拟各种不同工况下的负载情况，因此对于负载电机的驱动，采取了转矩控制加以实现，在负载转矩的方向给定上，一定要注意其方向与推进电机的运行方向相反，否则起不到阻转矩的作用；

2)通过对参数p486的不同赋值（在上位机程序中编写），可以模拟不同的负载状况，如M～ N2，M=const，P=const，应注意工况的选择。

四、结束语