舰船主变流机组火花试验分析

针对某舰船主变流机组火花偏大导致的输出功率和转矩不足问题,研究了火花偏大对机组运行特性的影响。通过等效电路模型构建了机组同步电机、直流电机的数学模型及同步电机和直流电机的机械耦合方程,建立了主变流机组数学模型,仿真试验表明,主变流机组模型在额定工况下对机组转速和端电压幅值的控制效果较好。通过分析直流电机电枢电流换向过程,明确了主变流机组火花的产生机理。将Cassie电弧近似为火花数学模型,并将其串联至机组直流电机电枢回路中,实现了机组火花偏大的虚拟注入,仿真试验结果表明:在相同负载条件下,火花偏大会使电枢电流下降、纹波系数增加。对一台4 kW主变流机组原型样机进行了试验,结果表明:随着机组负载的增大,无论是否存在火花偏大问题,直流电机电枢电流纹波系数都会减小;在同等负载条件下,火花偏大时直流电机电枢电流的纹波系数比正常工况下的纹波系数大;Cassie电弧模型正确且有效。该研究可为机组火花偏大的在线监测及故障诊断提供一种参考。