1.目的及意义

1.1研究目的

1.1.1船舶轴带BDFG独立发电系统的市场需求

在全球经济快速发展的今天，海运是最重要的交通运输方式之一，现今大多数国际间贸易都是依赖海运完成的。在海运成本中一般情况下，燃料所占费用达到全部运营成本的百分之五十以上。因此各大航运公司为减少航运成本，要求船舶设备选型、组合更多的考虑经济性，而船舶电站就是其中一个比较重要的方面。现今民用船舶在选择船舶主机之时，要充分考虑船况、海况、主柴油机安全等情况并保留足够的功率储备，一般来说功率储备一般为主机额定功率的10%左右。假如船只处于正常航行状态且主机状况良好，就不能更经济的利用其功率储备，造成相当程度的功率储备的浪费。主机运行在额定功率的80%左右，经济性较低。当前随着化石能源的日益枯竭和环保形势的日趋严峻，节能减排是大势所趋。而船用轴带发电系统能够降低轻质柴油消耗、减少环境污染和温室气体排放，是现在十分重要的船舶节能减排技术之一。无刷双馈电机应用在船用轴带发电系统，适用于采用定距桨技术的民用船舶，其在普通感应电机上进行改进，使用结构经过特殊设计的转子，采用相对较小容量的变频器就能在较宽转速范围实现变速恒频发电。与普通感应电机相比它没有电刷滑环，具有结构简单、运行可靠、成本低、易维护等优点。船用无刷双馈轴带发电系统是将无刷双馈电机应用到船舶轴带发电系统之中，具有较强的适用性和推广应用价值。下图分别代表着国内外不同的轴带发电机系统

但船用轴带发电机不是没有缺点，轴带发电机虽然从长期工作角度考虑可以降低运行成本，但其一次投入固定成本过高，短时间内难以收回成本。且我国对船用轴带BDFG独立发电系统的研究相对西方各国较为薄弱。是以，研究船用轴带BDFG独立发电系统的故障，找出原因并提出相关的保护措施势在必行。

本毕业设计的目的是对船舶轴带BDFG独立发电系统可能产生的故障结合实例进行介绍和分析，找到导致基于无刷双馈电机的独立船舶轴带发电产生故障的具体原因进行建模分析并找到行之有效的解决方法，同时研究有助于降低系统故障的相应保护措施。

1.2 研究的意义

自二次工业革命以来，传统感应电机的理论和技术的发展水平已经非常成熟，但由于其设计固有的局限性其实际性能越来越无法满足日益增长的工业应用需求。因此，现代工业界特别是航运界迫切需要新型高效电机来大规模取代传统电机。BDFM即无刷双馈电机就是其中一种新型交流感应电机。这种电机由两套不同极对数定子绕组和一个特殊设计的转子构成，通过转子的调制可使定子绕组产生的两个旋转磁场实现间接耦合；且通过改变控制绕组的连接方式及其电流的幅值和频率还能够实现 BDFM 的多种运行方式，从多个角度来看都比传统电机更加灵活。

BDFM 实际上是一种经过特殊设计的交流励磁感应电机，它的最大的优点在于结构简单、坚固耐用，并且与传统有刷双馈电机相比，它取消了电刷滑环装置，运行转速范围宽，与传统电机相比使用寿命更长，制造成本更低，可靠性更高，维护成本也更低。在船上BDFM 既可以作为发电机使用，又可以作为电动机使用。本文主要研究其在船用轴带发电系统领域的应用。

BDFM 在船舶轴带发电领域具有很好的应用前景，且船舶工业是我国的重要战略产业之一。经过多年的发展，我国船舶制造业技术水平和生产规模与上世纪相比已不可同日而语。然而，近年来我国船舶制造业也面临着许多新的复杂挑战，其中之一就是随着全球化石能源的日益紧缺，船舶上采用昂贵的轻质柴油作为燃料的柴油机组为船舶供电已不合时宜，因此急需探索新型更环保更经济的船舶发电方式。而轴带发电就是一种新型经济性高的船舶发电方式。在船舶相关电力电子装置的有效配合下，它可利用推动船舶正常运行时主机的冗余轴功率带动发电机进行变速恒频发电，使主机长时间运行在燃油经济性较好的高负荷区，从而达到节能节油的目的。目前，西方许多高科技企业都在竞相研发新型船舶轴带发电机系统，并在一些大型造船企业中得到了实际应用。然而受种种原因影响，在我国采用船舶轴带发电装置为船舶供电的船舶相对来说并不多见。因此，自主研发具有国际先进水平的船舶轴带发电系统，从而进一步提升我国相关领域在国际上的竞争力已迫在眉睫。