发电机驱动设备和控制策略

　　直接启动的发电机的速度直接由大电频率决定。对于主推，侧推，泵，起货机等，通过降低运行时的空载损耗以节约能源或燃油损耗具有重大意义。此外，通过控制发电机的速度将会大幅度的提高所驱动负载的可控性。其缺点首先是在经济上，因为增加了额外投资成本和需要保养的其他装置。

　　一、最常规的发电机驱动设备为：

　　驱动交流发电机的电压源型变频器，交流发电机指异步发电机，同步发电机和永磁同步发电机。

　　1、驱动交流发电机的电流源型变频器，交流发电机一般为同步发电机。

　　2、驱动交流发电机的循环变流器，交流发电机通常为同步发电机。

　　3、驱动直流发电机的直流变流器或可控硅整流器。

　　在船上，大多数的调速传动使用交流发电机，多数的驱动器，除了循环变流器外，都有整流器和逆变器构成，整流器把线电压整流成直流供逆变器使用，逆变器供应调频调压的电源供给发电机。后面部分将详细浅析这些概念。

　　二、控制装置

　　发电机的控制系统包括速度控制环节和电流控制环节，电流控制是通过整流器和逆变器的开关设备实现的。控制屏一般需要一个接口和优先级控制装置、康明斯发电机组管理系统、机动控制、动态定位控制系统交换信息。发电机的控制系统获得从发电机探头来的测量信号和反馈信号。测量数据包括发电机的电流，速度，有时还有温度和电压。

　　如果设计允许，发电机可以双向运转，即电动状态或制动发电状态。为了区别发电机被设计运行在何种状况下，经常采用象限的概念来分类。象限参照转速-扭矩的四象限图。发电机运转在电动状态，即发电机吸收容量驱动轴上负荷，运转在I、III象限。相反，发电机运行在制动状态，即轴上负荷的机械功率驱动发电机，运行在II、IV象限。

　　三、扭矩-转速四象限图

　　发电机的驱动设备通常有一个速度控制作用，这个作用的输出被当作扭矩指令或参考值，之后在输入到发电机的控制算法中去。这些算法运用领先的发电机模型通过开通或关断整流器（如果可控）和逆变器的开关装备控制发电机的电压和电流。

　　控制模块一般由一个控制机理框图，如图3.8所示。扭矩控制通过处理速度控制环完成，给出的扭矩命令直接输入到发电机的驱动装置，如图3.8中的虚线。发电机转速一般通过测量的途径得到，但是新型的发电机控制屏安装有速度估计器，对大多船用发电机而言，取消了专门的转速探头。

　　四、电机驱动器的监控系统

　　由于许多实际原因，发电机传动的转速控制环被看作一个PI（或PID）的闭环控制，内部带有扭矩闭环控制，根据控制意图扭矩控制可被看作一阶滞后环节。