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[摘 要]随着社会经济的发展和科学技术水平的提升，在异步发电机和同步发电机相关技术的基础上，发明出了双馈异步发电机，其作为一种新型的发电机类型，在发电系统当中得到十分广泛的应用，尤其是在船舶发电系统当中，显示出十分良好且显著的发电效果。本文将对双馈调速的基本原理进行分析，并对双馈异步轴带发电系统中的硬件结构和软件结构加以阐述。
[关键词]船舶；双馈异步轴带发电系统；矢量控制
中图分类号：U231.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0314-01
引言：
现如今，电力电子技术和元件不断的进步和发展，轴带发电系统的诞生使得船舶的运行成本得到显著的降低，并且其高效的发电状态和较低的投入成本受到了国际上船舶運行行业的高度重视。在电机控制技术不断发展的背景下，越来越多的专家和学者开始尝试着将轴带发电机应用到多种类型的船舶当中，以此来提升其使用效率。
1. 双馈调速的基本原理
所谓的双馈调速主要是指，将电能分别放置到转子绕组和定子绕组当中，以此来实现有效的调速。通常情况下，将发电网与定子一侧的绕组相连接，将转子一侧的绕组与相位、幅值、频率等相连接，使其能够使相对独立的电源或者电网进行改变。当转子绕组中的幅值、相序、相位等信息发生改变时，可以实现对异步电机转矩中的无功功率进行转变。此种方式能够对超同步工作状态下的电机进行调整，使其能够在发电状态下进行工作。
2. 双馈异步轴带发电系统结构
双馈轴带发电系统的主要结构为，利用柴油机驱动船桨，将船桨中的机械能向电能系统转变。对于双馈发电机来说，主柴油机与发电机之间存在较大的联系，可以通过齿轮箱转动的方式进行传递。例如，通常情况下，风力发电系统中主要采用的便是上述这种方式。该系统结构可以划分成两个部分，一部分为硬件，另一部分为软件。其中硬件包括滤波设置、整流单元、直流电源等，而软件部分则包括逆变侧控制、整流侧控制电路等。由于双馈发电系统在计算和理论研究方面均十分复杂，因此进行系统研究的过程中利用仿真软件的方式，对系统的各个部分进行仿真处理，在Simulink背景下建立各种模型库，其中在电机控制方面的仿真技术已经较为完善，因此本文将采用此种形式对仿真理论的可行性进行分析[1]。
2.1系统硬件结构
将双馈点击与柴油机相连接以后，驱动船桨通过转动螺旋桨的方式为船体提供动力，并且将其中部分机械能转移到电机的转子当中，使主螺旋也能够跟随其同步转动。当船舶按照一定的速度处于平稳行驶的状态下时，电机转子也能够获得一定的速度，伴随着船舶行驶速度的不同而进行转变，使电机在相对速度内实现稳定，此时的双馈电机将获取到部分机械能。与风力发电方面是同样的道理，上双馈式系统处于发电状态下时，系统中的转子也存在变频器，当电机正常运行的过程中，变频器中产生的转差与机械运行角频率之间将产生一定的频率，将与相加以后，能够得出。因此，双馈电机中出现电能的频率所影响。转子侧变频器主要的构成内容有两个部分，一部分为逆变器，另一部分为整流器。通过风力发电结构能够看出，如若将转子侧的逆变器转变为转子变换器，则船用发电系统中产生的电能有一部分将枝节转移到转子励磁当中，而剩下的部分才能够为用户的机器设备而使用。
2.1.1直驱技术
直驱技术主要是指将驱动旋转电机与驱动直线电机相连接后，共同作用到负载当中，以此来达到负载刚性耦合的目的。由于其中不存在齿轮箱或者传动皮带，因此驱动结构将从本质上使以往原有的旋转电机发生概念，减少由于机械转动而产生的缝隙问题，减少维护的次数，提升了定位的精准程度，并且在运行过程中也几乎不存在噪音问题，使设备的可靠性得到显著提升。直驱技术在船舶中应用时，如若遇到较为复杂的海面环境，例如风力较大、湿度较高等，船舶航行中将会对齿轮造成腐蚀，而利用该技术则能够将腐蚀为海面带来的污染问题进行缓解或者解决[2]。
2.1.2变频装置
在变频装置中主要可以划分为两个部分，一是转子侧逆变器，另一个是网测整流器。其中，网测整流器主要作用是对交流电进行转变，由于逆变器中使用的电能类型为直流电，因此其可以将交流电转变为直流电，为逆变器的应用提供便利。使用频率较多的便是PWM整流器，其属于一种新型的整流单元，主要优势是能够缓解和消除整流对谐波产生的损害，但是在具体应用中操作较为复杂，对电子元件的使用数量多，且应用成本较高。因此更多的是采用逆变器的方式，以此来实现对发电子定子侧恒频的目标，并且还能够对其励磁的大小进行控制。
2.2系统软件结构
双馈异步电机系统主要的软件结构为逆变器和整流器控制。从整流器控制的角度来说，对其进行使用的主要目的在于将交流电向直流电转变，以此来符合逆变器的运行要求。但是，整流器的类型多种多样，利用不同类型的整流器有时能够产生6k±1次谐波，因此会为直流侧带来6k次谐波影响。为了防止上述问题的产生，实现更好的滤波效果，也可以将直流侧串电感向交流中转变。如若多脉波中整流效果得到显著的提升，则利用PWM将能够形成效果更加显著的直流电，同时在电能双向流动的过程中，其质量和效率也能够得到更好的保障。
在PWM整流器控制的研究方面，该系统主要利用双馈电机中380V和50Hz工频电源来实现，以此来为用电器直接供电。从上文的研究和介绍中能够看出，为了达到恒频的目标，主要利用转子侧率补偿的方式来实现，并且可以通过Simulink仿真的方式，以此来实现对逆变器进行控制的作用，是定子电压始终处于稳定的状态。在对逆变器进行恒频电压调节的过程中，双馈异步电机以独立的状态存在与发电系统当中，在船舶运行上进行使用，定子侧三相绕组能够产生50Hz恒频的交流电，使电压能够始终保持在380V中，这次发电方式不但能够为船舶中的用户直接提供发电功能，而且还能够向主电网中传输电能，这与以往使用的风力发电相比来看，电能的转变和传输工作变得更加方便和直接。
结束语：综上所述，船舶双馈异步发电系统能够利用驱动主机的方式，带动螺旋桨的运动，进而促进船舶正常航行的同时为发电机提供电能，使船舶航行中减少或者彻底脱离对柴油发电机的依赖，有效的节约了能源的使用，减少了运行中资本的投入，使经济效益得到显著增强。
参考文献
[1] 刘飞.兆瓦级永磁直驱与双馈异步风力发电机有功控制策略的研究[J]. 魅力中国，2015，（45）：67.
[2] 张振伟.大型双馈异步与直驱永磁风力发电机组的性能分析[J].现代妇女旬刊，2014，（4）：361-361.
[关键词]船舶；双馈异步轴带发电系统；矢量控制
中图分类号：U231.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）27-0314-01
引言：
现如今，电力电子技术和元件不断的进步和发展，轴带发电系统的诞生使得船舶的运行成本得到显著的降低，并且其高效的发电状态和较低的投入成本受到了国际上船舶運行行业的高度重视。在电机控制技术不断发展的背景下，越来越多的专家和学者开始尝试着将轴带发电机应用到多种类型的船舶当中，以此来提升其使用效率。
1. 双馈调速的基本原理
所谓的双馈调速主要是指，将电能分别放置到转子绕组和定子绕组当中，以此来实现有效的调速。通常情况下，将发电网与定子一侧的绕组相连接，将转子一侧的绕组与相位、幅值、频率等相连接，使其能够使相对独立的电源或者电网进行改变。当转子绕组中的幅值、相序、相位等信息发生改变时，可以实现对异步电机转矩中的无功功率进行转变。此种方式能够对超同步工作状态下的电机进行调整，使其能够在发电状态下进行工作。
2. 双馈异步轴带发电系统结构
双馈轴带发电系统的主要结构为，利用柴油机驱动船桨，将船桨中的机械能向电能系统转变。对于双馈发电机来说，主柴油机与发电机之间存在较大的联系，可以通过齿轮箱转动的方式进行传递。例如，通常情况下，风力发电系统中主要采用的便是上述这种方式。该系统结构可以划分成两个部分，一部分为硬件，另一部分为软件。其中硬件包括滤波设置、整流单元、直流电源等，而软件部分则包括逆变侧控制、整流侧控制电路等。由于双馈发电系统在计算和理论研究方面均十分复杂，因此进行系统研究的过程中利用仿真软件的方式，对系统的各个部分进行仿真处理，在Simulink背景下建立各种模型库，其中在电机控制方面的仿真技术已经较为完善，因此本文将采用此种形式对仿真理论的可行性进行分析[1]。
2.1系统硬件结构
将双馈点击与柴油机相连接以后，驱动船桨通过转动螺旋桨的方式为船体提供动力，并且将其中部分机械能转移到电机的转子当中，使主螺旋也能够跟随其同步转动。当船舶按照一定的速度处于平稳行驶的状态下时，电机转子也能够获得一定的速度，伴随着船舶行驶速度的不同而进行转变，使电机在相对速度内实现稳定，此时的双馈电机将获取到部分机械能。与风力发电方面是同样的道理，上双馈式系统处于发电状态下时，系统中的转子也存在变频器，当电机正常运行的过程中，变频器中产生的转差与机械运行角频率之间将产生一定的频率，将与相加以后，能够得出。因此，双馈电机中出现电能的频率所影响。转子侧变频器主要的构成内容有两个部分，一部分为逆变器，另一部分为整流器。通过风力发电结构能够看出，如若将转子侧的逆变器转变为转子变换器，则船用发电系统中产生的电能有一部分将枝节转移到转子励磁当中，而剩下的部分才能够为用户的机器设备而使用。
2.1.1直驱技术
直驱技术主要是指将驱动旋转电机与驱动直线电机相连接后，共同作用到负载当中，以此来达到负载刚性耦合的目的。由于其中不存在齿轮箱或者传动皮带，因此驱动结构将从本质上使以往原有的旋转电机发生概念，减少由于机械转动而产生的缝隙问题，减少维护的次数，提升了定位的精准程度，并且在运行过程中也几乎不存在噪音问题，使设备的可靠性得到显著提升。直驱技术在船舶中应用时，如若遇到较为复杂的海面环境，例如风力较大、湿度较高等，船舶航行中将会对齿轮造成腐蚀，而利用该技术则能够将腐蚀为海面带来的污染问题进行缓解或者解决[2]。
2.1.2变频装置
在变频装置中主要可以划分为两个部分，一是转子侧逆变器，另一个是网测整流器。其中，网测整流器主要作用是对交流电进行转变，由于逆变器中使用的电能类型为直流电，因此其可以将交流电转变为直流电，为逆变器的应用提供便利。使用频率较多的便是PWM整流器，其属于一种新型的整流单元，主要优势是能够缓解和消除整流对谐波产生的损害，但是在具体应用中操作较为复杂，对电子元件的使用数量多，且应用成本较高。因此更多的是采用逆变器的方式，以此来实现对发电子定子侧恒频的目标，并且还能够对其励磁的大小进行控制。
2.2系统软件结构
双馈异步电机系统主要的软件结构为逆变器和整流器控制。从整流器控制的角度来说，对其进行使用的主要目的在于将交流电向直流电转变，以此来符合逆变器的运行要求。但是，整流器的类型多种多样，利用不同类型的整流器有时能够产生6k±1次谐波，因此会为直流侧带来6k次谐波影响。为了防止上述问题的产生，实现更好的滤波效果，也可以将直流侧串电感向交流中转变。如若多脉波中整流效果得到显著的提升，则利用PWM将能够形成效果更加显著的直流电，同时在电能双向流动的过程中，其质量和效率也能够得到更好的保障。
在PWM整流器控制的研究方面，该系统主要利用双馈电机中380V和50Hz工频电源来实现，以此来为用电器直接供电。从上文的研究和介绍中能够看出，为了达到恒频的目标，主要利用转子侧率补偿的方式来实现，并且可以通过Simulink仿真的方式，以此来实现对逆变器进行控制的作用，是定子电压始终处于稳定的状态。在对逆变器进行恒频电压调节的过程中，双馈异步电机以独立的状态存在与发电系统当中，在船舶运行上进行使用，定子侧三相绕组能够产生50Hz恒频的交流电，使电压能够始终保持在380V中，这次发电方式不但能够为船舶中的用户直接提供发电功能，而且还能够向主电网中传输电能，这与以往使用的风力发电相比来看，电能的转变和传输工作变得更加方便和直接。
结束语：综上所述，船舶双馈异步发电系统能够利用驱动主机的方式，带动螺旋桨的运动，进而促进船舶正常航行的同时为发电机提供电能，使船舶航行中减少或者彻底脱离对柴油发电机的依赖，有效的节约了能源的使用，减少了运行中资本的投入，使经济效益得到显著增强。
参考文献
[1] 刘飞.兆瓦级永磁直驱与双馈异步风力发电机有功控制策略的研究[J]. 魅力中国，2015，（45）：67.
[2] 张振伟.大型双馈异步与直驱永磁风力发电机组的性能分析[J].现代妇女旬刊，2014，（4）：361-361.