船舶电力系统是整个船舶系统的一部分,它具有岸电系统相似功能,但相比于岸电电网,船舶电网又有其特殊性。首先,岸电电网因为容量足够大,一般可认为是容量无穷大系统而船舶电网的容量相对而言要小得多,且受负载变化的影响大。其次,岸电电网的负载由于其多样性,可近似的认为阻抗性能是平衡的而船舶电网的负载分为照明负载和动力负载,其中照明负载总功率较小,动力负载多为电动机,所以船舶电网的负载总体呈现电感性。且船舶电网负载中,某些动力负载的功率大到能和发电机容量相比较。如船首的侧推电动机和某些压载泵的电动机。船舶电网的这些特殊性,都使船舶电网电压更容易受到负载的变化影响,因此,船舶同步发电机配备维持电压稳定的励磁调节器显得尤为重要。

船舶电网不同于岸电电网,前者容量较小,不能视为无穷大电网船用负载多为电动机类电感性负载,并且经常起停,其中某些电动机的功率甚至能和发电机的容量相比较。这都造成了船舶电网电压经常波动且波动大。因此,需要船舶同步发电机的励磁调节器具有维持电网电压稳定的功能,以使船用电器设备能在额定电压下正常工作。

维持同步发电机电压和频率的恒定是保证电力系统供电品质的两个重要指标，因此，维持电压和频率的恒定、保证系统的功率按发电机组的容量比例分配等是保证船舶电力系统正常工作的重要环节。

相复励自励恒压装置在船舶电站中占有重要地位，不可控相复励自励恒压装置，具有简单、管理方便、价格便宜、动态特性优良，并能在恶劣的环境下可靠的工作等优点。不可控相复励自励恒压装置，是利用发电机本身的剩磁电压进行自励起压，根据负载电流的大小进行复励及负载电流与电压的相位关系进行相位复励，以调整励磁电流，稳定发电机端电压。相复励恒压装置的类型较多，根据两个分量叠加方式不同又可归纳为三种方式，即按电流叠加的相复励、按电磁叠加的相复励及按电势叠加的相复励。由于相复励装置是不可控的，其调压精度一般只有±3%~±5%之间。而且其调压特性的线性度差，相同装置的调压特性的一致性差，因而无功功率分配的不均匀程度大。

为了进一步提高电压的调节精度，广泛采用相复励再加按电压偏差调整的复合式励磁装置，即基本励磁装置为相复励，用晶闸管电压调节器或电磁型电压调节器作为辅助的调节装置。

近些年来,船舶工业迅猛发展,一方面船舶排水量屡创新高,另一方面船舶自动化程度也大大提高,从理论上说已经可以实现完全无人驾驶的商船,这些都对船舶电力系统及发电机组的励磁控制在快速性、可靠性、多功能性、功能的可扩展性方面提出了更高的要求。如:更优的励磁调节性能,更多更灵活的控制、限制和报警等附加功能等等。传统的模拟式船用AVR的弊端日益显现,如果要满足这些功能,势必使用大量的模拟器件而这会使得整个励磁调节器体积庞大,复杂的结构也难以保证其可靠性,功能的扩展性也大大受限。很明显模拟式励磁调节器己不能满足现代新型船舶的要求。因此,设计适用于现代船舶高度自动化机舱控制系统的高可靠性、价格适中的数字式励磁调节器具有现实意义和实用价值。

2. 研究的基本内容与方案

多年来,发电机励磁系统发展迅速。励磁方式从直流励磁机方式发展到采用交流励磁机加静止（或旋转）半导体整流器的励磁方式和自励式半导体励磁方式。励磁控制器也从传统的模拟式调节单元发展到了以微机为核心的数字式单元。随着大功率电力电子和微机控制技术水平的提高,近年来,出现了新型的交流变频励磁系统。励磁理论也从最初的以比例调节和PID控制为代表的古典励磁控制方式,经历“AVR PSS”式电力系统稳定器辅助励磁控制策略,和具有更好动态性能的线性最优励磁控制器,发展到了现在的以自适应、非线性控制以及智能控制等理论为代表的现代控制理论。

相对于岸电电力系统励磁控制器的飞速发展,船舶同步发电机励磁调节器的发展相对滞后,目前多数船舶仍然配备模拟式励磁调节器。究其原因,有以下几点：工况制约、负载的电感特性、价格制约。

与模拟式励磁调节器相比,数字式励磁调节器有以下优点：便于实现各种控制算法、精度更高,控制过程更优越、完备的限制、保护和报警功能、可靠性高,无故障时间长、通讯方便、方便扩展功能和产品的更新换代。因此,研制船用数字式同步发电机励磁调节器,对于船舶自动化程度的提高和船舶电网的稳定有重要意义。

综上所述，查阅资料了解目前我国船舶自动励磁装置的结构组成，与当前国际先进的船舶进行比较。了解船舶自动励磁装置的发展趋势，在满足技术要求，成本等前提下，对我国船舶自动励磁装置的改进提出自己的看法。