Вгу с синхронным валогенератором и полупроводниковым преобразователем

В некоторых типах ВГУ частота вращения синхронного ВГ изменяется пропорционально частоте вращения ГД, в результате чего меняется и частота вырабатываемой ВГ электроэнергии. Для стабилизации и поддержания постоянства частоты в судовой сети при работе синхронного ВГ с переменной частотой вращения широко используются полупроводниковые преобразователи (ПП).

Наибольшее распространение нашли ВГУ с полупроводниковым преобразователем со звеном постоянного тока, который состоит из включенных последовательно выпрямителя, преобразующего напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока, и инвертора, производящего обратное преобразование. Таким образом, выходная частота преобразователя не зависит от частоты на его входе. Функциональная схема ВГУ данного типа представлена на рис. 50.4.

Рис. 50.4. ВГУ с синхронным валогенератором и полупроводниковым преобразователем:

1 – ГД; 2 – ВФШ; 3 – синхронный ВГ; 4 редуктор; 5 выпрямитель;

6 – ведомый инвертор; 7 – синхронный компенсатор; 8 – ГРЩ

В состав ВГУ входит синхронный ВГ и ПП, который выполнен на базе выпрямителя и ведомого сетью инвертора, а также синхронный компенсатор (СК). ВГ вырабатывает активную мощность, которая через ПП поступает с судовую сеть. ПП преобразует переменный ток одной частоты в переменный ток стабилизированной частоты. Особенностью ПП, выполненных на базе ведомых инверторов, является то, что они могут работать только на сеть, в которой уже есть источник переменного тока. Это необходимо для коммутации (запирания) тиристоров ведомого инвертора.

Таким образом, для нормальной работы ВГУ данного типа необходимо ввести в параллель с ВГ дизель-генератор или синхронный компенсатор (СК).

Синхронный компенсатор представляет собой синхронный электродвигатель, работающий без нагрузки в перевозбужденном, как синхронный генератор, режиме. Потребляя из сети незначительную активную мощность для своего вращения, СК формирует напряжение в сети, вырабатывая реактивную мощность. Таким образом, если ДГ вырабатывает одновременно активную и реактивную мощность, необходимую для работы судовых потребителей, то в ВГУ с ПП активную мощность в сеть генерируер ВГ, а реактивную – СК.

Величина активной мощности СК составляет около 1 ...2 % от его номинальной мощности.

Для пуска СК применяют те же способы, что и для пуска синхронных двигателей. В судовых условиях нашли применение два способа пуска СК: пуск с помощью вспомогательного асинхронного электродвигателя и частотный пуск. В качестве вспомогательного пускового двигателя применяется асинхронный двигатель (АД) небольшой мощности, выполненный на то же число полюсов, что и СК.

При пуске вспомогательный АД потребляет до 15 % от мощности ВГ. После пуска на клеммах СК появляется ЭДС, способная коммутировать тиристоры ведомого инвертора. АД после запуска СК отключается от сети.

При частотном пуске СК частота подводимого напряжения плавно меняется от нуля до номинального значения. Пуск СК, работающего в режиме вентильного двигателя, осуществляется с помощью ПП.

СК может быть подключен к судовой сети также и при работе ДГ с целью повышения коэффициента мощности и разгрузки синхронных генераторов по реактивному току. Подключение СК к сети производится методом самосинхронизации, т.е. не возбужденный СК подключается к сети, после чего подается питание на его обмотку возбуждения, и компенсатор втягивается в синхронизм. Система автоматического регулирования напряжения СК аналогична, применяемой для судовых синхронных генераторов.

Основным режимом эксплуатации ВГУ является режим автономной работы, когда потребности судна в электроэнергии полностью обеспечивает ВГ. ВГУ с ПП могут длительно параллельно работать с судовыми ДГ, а также обеспечивать двигательный режим работы ВГ на гребной винт.

Для обеспечения возможности работы ВГ с номинальной нагрузкой в ходовых режимах во всем диапазоне изменения частоты вращения ГД систему возбуждения выполняют с запасом по току возбуждения.

При значительном снижении частоты вращения ВГ происходит ограничение тока возбуждения и вырабатываемая мощность уменьшается пропорционально частоте вращения ГД.