新时达AS710M变频器在船电行业轴带发电系统的应用
2025-06-03
新时达AS710M变频器在船电行业轴带发电系统的应用
项目背景
国际海事组织（IMO）规定自2023年1月1日起，“MARPOL附则VI-防止船舶造成空气污染规则”的修正案，强制实施。
部分船舶已经开始采用新的技术或者装备来提高能效、减少排放，其中船舶轴带发电技术是一种架构简单、投资性价比高的方案。
新时达联合江苏源上船舶电气有限公司，以AS710M变频器单元作为核心功率变换器件，共同研发了船用永磁轴带发电系统，现已装船并成功试航、通过验收。该成果符合国际海事组织关于MARPOL附则VI修正案的倡议，符合国家“双碳”战略，为打造全球绿色航运提供了解决方案。
客户需求
提高能效、减少排放
新时达方案
方案说明
船舶轴带发电技术，是由船舶主发动机来驱动轴带发电机，利用主发动机的富裕功率进行发电，从而替代船上辅助发电机发电技术。该技术在几乎不提高主发动机能耗基础上，直接减掉了辅助发电机能耗，从而达到帮助船舶实现节能、减排的目的。
目前主流的轴带发电技术有两种：一种是齿轮箱升速轴带发电技术和直驱轴带发电技术。
齿轮箱升速轴带发电技术通过齿轮箱将主发动机的低速动能转换为高速动能，驱动高速同步发电机发电。该技术优点是发电机尺寸小、成本低，但存在齿轮箱易磨损、维护成本高和机械应力大等问题。此外，常用的不控整流变频器限制了轴带发电机的转速范围，影响了主发动机效能的发挥；另一种是直驱轴带发电技术，该技术采用主发动机直接驱动同轴轴带发电机进行电力生成，这一设计简化了传动结构，省去了传统系统中的齿轮箱，从而减少了日常机械维护和保养的需求。此外，该方案中的变频器采用了全控整流技术，这不仅提高了系统的整体效率，还显著扩展了轴发系统能够适应的主发动机转速范围，增强了其在不同工况下的适应性与稳定性。这种创新配置使得整个发电过程更加高效、可靠，并且降低了长期运营成本。
齿轮箱升速轴带发电技术图示
直驱轴带发电技术图示
方案优势
基于直驱轴带发电技术需求，上海新时达开发了AS710M系列变频器作为轴带发电系统的核心部件。这是一款共直流母线架构的水冷散热工程传动变频器产品。
● 采用模块化设计，有采用可控硅的三相全桥整流单元，有采用IGBT器件的三相全桥逆变单元，可以通过灵活的单元组合，配置成两象限变频器、四象限变频器或者多传动变频器。
● 其控制单元可以搭载多种类型的控制算法，可以满足从船舶发电侧到用电侧的各种场景应用。
● 无编码器控制技术，AS710M系列变频器采用转子角度自适应控制算法，无需速度传感器，直接启动，稳定性高。
● PWM全控整流技术，变频器在1.8倍主发动机转速范围内输出稳定直流电，保证高质量三相交流电压。
● 并网冲击电流小，优化的并网控制环路，手动合闸操作下近似0安培电流冲击。
● 长时在线组网技术，虚拟同步发电机控制技术，实现与辅助发电机长时组网运行，降低轴发工作应力，延长使用寿命。
● 功率拓展方便，共直流母线架构，模块化设计，最大输出功率可拓展至6.4MW。
● 满足CE认证要求，通过中国船级社认证。
AS710M单元外观
功率拓展系统图
中国船级社型式认可证书
方案优势
成果轴发系统图
关联产品
AS710M海工专用工程型变频器
项目结果
各项功能、性能指标均满足船方要求，船上主要完成的性能试验项目如下：
● 轴发与辅发长时组网试验
● 1.42倍转速范围全船供电试验
● 压载泵突加、突减试验
● 主发动机转速速降试验
根据船方提供的数据，安装轴带发电系统后，每天平均节约燃油1吨，每天节约费用5000元左右，预计一年可节约125万元（按照全年运行250天）。轴带发电的应用，给船东带来的经济效益非常显著，同时对减少碳排放也具有显著效果。每吨重油大概产生二氧化碳0.8吨，预计全年减少二氧化碳排放200吨，环保价值非常可观。
随着国际海事组织（IMO）MARPOL附则VI-修正案法规在2023年1月1日的全球强制实施，轴带发电作为一种投资性价比高、减排效果显著、系统架构简单的方案，即可以帮助船东轻松实现减排目标，又能帮助船东轻松实现利润创收。在轴带发电这种非常复杂的技术应用中，新时达团队在产品方案设计、现场调试、内部生产及质量管理方面都具备了相当的经验。
轴发变频柜
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