一种新型大功率电机励磁装置及其控制系统、控制方法
技术领域
本发明属于励磁电机
技术领域
，尤其涉及一种新型大功率电机励磁装置及其控制系统、控制方法。背景技术
目前：电机励磁装置给主推进电机提供励磁电流，并通过调节励磁手轮，实现对舰船航行速度的调节和航行方向的变化。该新型电机励磁装置将原有的励磁机组改为静止式斩波器，能够实现励磁机组的全部功能，同时提高其可靠性，增加保护功能。
推进电机励磁系统用于舰船航速调节和正倒车控制及系统安全保护，是舰船航行机动的重要设备。典型组成设备有旋转励磁机组、机组启动控制箱和安装于主推进电机控制站内的舰船航速调节与正倒车可逆控制及相关保护设备。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：现阶段对于电机励磁装置仍通过励磁手轮对舰船航行速度以及航行方向进行调节，但是本文提到的新型大功率电机励磁装置将原有的励磁机组改为静止式斩波器，能够实现励磁机组的全部功能，同时提高其可靠性，增加保护功能。
解决以上问题及缺陷的难度为：无热备份，容错性较差，控制方法更改困难，无用户接口，兼容性较差。
解决以上问题及缺陷的意义为：新型大功率电机励磁装置将原有的励磁机组改成了静止式斩波器，主电源通过蓄电池组提供的190～320V的直流幅压电源，通过输入接触器和滤波器后，由斩波器对直流电源提供的直流电进行斩波，为主推进电机的励磁绕组提供励磁电流；进而可以实现励磁机组的全部功能，同时提高了可靠性与保护作用。并且斩波器采用两组4套斩波模块，这些模块在励磁装置运行过程中均实现热备份工作，一旦某一或N个模块故障(N<3)，其余斩波模块能够实现无缝切换；当故障模块数量达到或超过3时，励磁装置可转入故障应急励磁箱，能够实现主推进电机的正反转调节，并能提供应急用的故障励磁电流。同时提供了一种接收用户输入程序存储介质，所存储的计算机程序使电子设备执行新型大功率电机励磁装置的控制方法。提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，并且可在电子装置上执行，提供用户输入接口以实施新型大功率电机励磁装置的控制方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型大功率电机励磁装置及其控制系统、控制方法。
本发明是这样实现的，一种新型大功率电机励磁装置包括主控箱和故障应急励磁箱；
所述主控箱包括有第一励磁装置、第二励磁装置和可逆控制装置；
所述第一励磁装置和第二励磁装置的两端分别与主电机控制站和可逆控制装置连接；
所述可逆控制装置的另一端与主电机连接，用于主推进电机正反转可逆运行控制；
所述主控箱为斩波器主体结构，所述主控箱的基本功能单元包括输入滤波器、斩波主电路、输出滤波器、输入给定耦合、冗余耦合控制、斩波器控制保护和故障报警模块。
进一步，所述新型大功率电机励磁装置还包括故障应急励磁箱，所述故障应急励磁箱为限流电阻模块，用于斩波励磁故障换切至固定励磁模式时，对励磁进行限流。
本发明的另一目的在于提供一种新型大功率电机励磁装置的控制系统，所述新型大功率电机励磁装置的控制系统包括：
信号采集模块，用于通过检测传感器对数据信息进行采集；
信号处理模块，用于对传感器采集到的信号进行滤波、放大等信号调理工作，再输入到控制器内进行处理；
控制模块，用于通过控制器对采集信息进行处理；
信号输出模块，用于根据控制器的处理结果，输出控制信号；
功率放大模块，用于通过功率放大器对输出的控制信号放大后输入主动吸振器；
供电模块，用于通过蓄电池组提供190～320V的直流幅压电源。
本发明的另一目的在于提供一种新型大功率电机励磁装置的控制方法，所述新型大功率电机励磁装置的控制方法包括：
主电源通过蓄电池组提供的190～320V的直流幅压电源，通过输入接触器和滤波器后，由斩波器对直流电源提供的直流电进行斩波，为主推进电机的励磁绕组提供励磁电流；
斩波器采用两组4套斩波模块，这些模块在励磁装置运行过程中均实现热备份工作，一旦某一或N个模块故障(N<3)，其余斩波模块能够实现无缝切换；当故障模块数量达到或超过3时，励磁装置可转入故障应急励磁箱，能够实现主推进电机的正反转调节，并能提供应急用的故障励磁电流。
本发明的另一目的在于提供一种接收用户输入程序存储介质，所存储的计算机程序使电子设备执行新型大功率电机励磁装置的控制方法。
本发明的另一目的在于提供一种存储在计算机可读介质上的计算机程序产品，包括计算机可读程序，供于电子装置上执行时，提供用户输入接口以实施新型大功率电机励磁装置的控制方法。
结合上述的所有技术方案，本发明所具备的优点及积极效果为：本发明中的电机励磁装置给主推进电机提供励磁电流，并通过调节励磁手轮，实现对舰船航行速度的调节和航行方向的变化。该新型电机励磁装置将原有的励磁机组改为静止式斩波器，能够实现励磁机组的全部功能，同时提高其可靠性，增加保护功能。
附图说明
图1是本发明实施例提供的新型大功率电机励磁装置结构原理图。
图2是本发明实施例提供的新型大功率电机励磁装置原理框图。
图3是本发明实施例提供的新型大功率电机励磁装置的控制方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种新型大功率电机励磁装置及其控制系统、控制方法，下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1和图2所示，本发明实施例提供的新型大功率电机励磁装置应用静止励磁装置，该装置采用分体结构，由主控箱和故障应急励磁箱两部分构成。
主控箱安装于原励磁机组位，其组成结构励磁装置Ⅰ(通道Ⅰ)、励磁装置Ⅱ(通道Ⅱ)、可逆控制装置三部份，为斩波器主体结构。
其基本功能单元包括输入滤波器、斩波主电路、输出滤波器、输入给定耦合、冗余耦合控制、斩波器控制保护、故障报警等功能电路单元。
基本原理是依据给定设置，斩波控制器调节占空比，使输出电压(电流)稳定。
输入输出滤波器用于改善斩波电路电磁兼容性能；正倒车可逆控制模块用于主推进电机正反转可逆运行控制；故障报警模块用于励磁系统故障报警。
故障应急励磁箱安装于原励磁机组启动箱部位，其主要组成结构主要为限流电阻模块，用于斩波励磁故障换切至固定励磁模式时，对励磁进行限流。
控制器是控制软件的搭载平台，是控制规律的实现基础。在控制软件的操纵下，控制器有规律地实现着信号采集、信号处理和控制信号输出等功能。控制器还承担了对控制箱面板信号灯的控制。控制器由NI PXIe-1071机箱、NI PXIe-8135RT控制模块、NI PXIe-6368信号采集模块和NI PXI-6733信号输出模块4部分组成。
控制器主要技术指标如下：
1.NI PXIe-8135RT控制模块主要技术指标
(1)处理器：TMS28335 DSP芯片；
(2)支持系统：NI LabVIEW Real-Time 2013版本或更高版本。
2.NI PXIe-6368信号采集模块主要技术指标
(1)输入信号类型：模拟电压；
(2)通道数：16；
(3)分辨率：16bit；
(4)量程：-10V～+10V；
(5)精度：2.24mV；
(6)频率范围：2MS/s；
(7)定时类型：硬件定时；
(8)输入方式：差分输入。
3.NI PXI-6733信号输出模块主要技术指标
(1)输出信号类型：模拟电压；
(2)通道数：8个；
(3)分辨率：16bit；
(4)量程：-10V～+10V；
(5)精度：2.24mV；
(6)频率范围：1MS/s；
(7)定时类型：硬件定时。
4.NI PXIe-1071机箱主要技术指标
(1)电源需求：110～240V，50～60Hz；
(2)额定功耗：230W。
5.功率放大器
由于控制器输出的电压类型的控制信号不具有带负载能力，所以该控制信号必须经过功率放大器后放大后才能输入主动吸振器。模拟功放因线性特性较好而被广泛应用，但存在体积大，效率低，发热量大等不足。在液压泵主动吸振装置中，每个主动吸振器需要配一个功放，所以对功放存在需求量大的特点。考虑到实船安装空间有限，船上电力的消耗也会影响船舶续航能力，所以传统的模拟功放不太适用于本装置。项目组着眼于效率更高、发热量更少、体积更小的数字功放，该类功放效率可达85％以上。
根据指标要求，每路功放至少能提供150W的功率输出，并根据可靠性要求，在设计过程中为功放至少留有一定的功率裕度。在设计过程中融合了可靠性设计，提高运行寿命，具备耐盐雾、高低温、振动、抗冲击等性能。
数字功放主要由电源模块和功率放大模块两部分组成。每个功率放大模块内含两组功放。
每组功放主要技术指标如下：
(1)电源需求：DC±55V；
(2)固定增益：40dB；
(3)输入范围：-5V～+5V；
(4)额定输出功率：[email protected]Ω；
(5)频率范围：20Hz～1kHz；
(6)工作温度：0～55℃；
(7)提供过温、过流、过压、冲击(浪涌)保护和指示。
配套电源的技术参数：
(1)输入电压：AC127V±10％，50Hz；
(2)输出电压：DC±55V±5V；
(3)消耗功率：≤2kW；
(4)冷却方式：风扇冷却。
6.电荷放大器
采用市场上现有成熟的电荷放大器产品，主要对加速度传感器采集到的信号进行滤波、放大等信号调理工作，再输入到控制器内进行处理。
电荷放大器主要技术指标如下：
输入范围：±100PC；
传感器灵敏度：固定可选；
增益：100mV/PC(固定可选)；
输出范围：±5V；
电源需求：DC±15V。
应当注意，本发明的实施方式可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域的普通技术人员可以理解上述的设备和方法可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本发明的设备及其模块可以由诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用由各种类型的处理器执行的软件实现，也可以由上述硬件电路和软件的结合例如固件来实现。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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