CN101960688A - 减振装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于减小出现在船的电网上的不利的扭转振动。该本地电网的振动可以通过控制该电网的负荷来减小，使得所述振动被消减。待控制的所述负荷可以是例如电动马达(7)，该电动马达(7)通过变频器(5)接收其电力。当所述变频器被适当地控制时，所述变频器和所述电动马达消耗所述振动，即，所述本地电网的所述振动被消减。

Description

减振装置
技术领域
本发明涉及一种船的电网中的减振装置。
背景技术
电力由连接至输电网的发电机产生。输电网将产生的电力输送至用电设备(诸如电力马达、照明设备等)。不存在存储电力的经济方式，由此产生的电力必须当其产生后被消耗。换言之，消耗的能量的量必须匹配产生的能量的量。
发电机是为产电而设计的电路马达，该发电机的转子以一定速度旋转。通常由发电机产生的频率与输电网的频率相同。通常输电网的频率是50Hz。然而，当电网的需求不断地波动，即，电网处于动态时，电网必须能够适应产生的电能和消耗的电能之间的一定量的不平衡。这种不平衡可以被视为电网频率的小波动。因为能量以惯量形式被存储在旋转质量中，所以发电机和利用电力的电力马达的旋转质量可以补偿小的并且短持续时间的不平衡情况。
现今变频器被用于许多应用中。通过变频器，电力输入的大小可以与电力马达或其他电气设备的需求完全相符。例如，假如部分转速对大部分操作时间是足够的，则鼓风机的鼠笼式电动马达不必总是被全速驱动。通过利用变频器，可以节约大量能量。在普通的变频器中，交流电压被转换成直流电压，然后该直流电压被转换回另一个交流电压。该第二交流电压被用来将电力送往负荷(诸如电力马达)。该第二交流电压也可以被控制。然而，频率控制器驱动切断了电力马达和电的生产之间的直接联结，由此电动马达的转动惯量不再能参与对电网中小的载荷变化的补偿。
发电机组件包括动力源(诸如柴油机)和充当发电机的电力马达。动力源马达常规地通过弹性离合器与发电机相连接，该弹性离合器消减动力源的扭转振动(viberation)到发电机的传播。然而，尤其是最低的扭转振动频率会传播到发电机中并且导致发电机的输出电压的频率的不期望的振动。因为发电机与本地电网并联连接，所以各发电机的振动均对彼此有影响，这可以导致相当大的振动进入到本地电网中以及电网的剥皮机(debarkers)。这可以导致电力输出中断、机械故障以及电气故障。
存在用于减小不利振动的解决方案，该解决方案消减动力源马达(诸如内燃机)的振动。这些方案使得能够消减机轴的不期望的振动。这些装置是各动力源马达专用的并且它们不能消减已传播到本地电网的振动。
图1示出了具有发电机2、3、4(动力源和发电机)的电网1的实施例。电动马达7、8通过马达专用变频器5、6与电网相连接。电动马达的轴与船的螺旋推进器9、10相连接。船的电动马达是大的，当它们的功率与船的电网的大小相比时，尤其如此。电网1的不期望的振动可以导致变频器和电网的其他负荷(诸如照明和壁插座负荷(图中未示出))的故障。
发明内容
本发明的目的在于减小在相对小的电网中(诸如船中的电网)出现的不利的振动。该目的通过主权利要求中所公开的装置来实现。从属权利要求公开了本发明的多种实施方式。技术构思是通过控制本地电网的负荷来减小所述本地电网的振动，使得所述振动被减小。待控制的所述负荷可以是例如通过变频器接收其电力的电动马达。当所述变频器被适当地控制时，所述变频器和所述电动马达消耗了振动，即，所述本地电网的所述振动被消减。
根据本发明的装置包括调节单元，所述调节单元具有用于接收包含有关于不期望的振动的信息的测量信号的第一接口和用于传输用以消减所述振动的控制信号的第二接口。所述调节单元被设置为形成作为对所述测量信号中的信息的响应的控制信号，所述控制信号可操作地与所述变频器的控制信号相连接，以通过利用所述变频器和该变频器的负荷来消减所述振动。
附图说明
下面参照附图中的图更详细地描述本发明。
图1示出了船的电网的实施例；
图2示出了根据本发明的装置的实施例；
图3示出了根据本发明的方法的实施例。
具体实施方式
图2示出了根据本发明的装置的实施例。该图的实施例示出了仅控制一个变频器5和一个电动马达7来消减振动，但是显然通过根据本发明的方法也可以控制许多变频器。变频器被常规地控制使得电动马达7以希望的速度旋转。希望的转速Wref被送往变频器的控制单元11，该控制单元进而控制变频器。实际转速We通过反馈回路被监控从而影响Wref值。该装置包括调节单元12以消减本地电网的振动。该调节单元具有第一接口15，该第一接口用于接收包含有有关于不期望的振动的信息的数据。该信息例如是各发电机的转速数据Wm(为清楚起见，图中仅示出了一条虚线以显示发电机的转速测量结果)或者本地电网的频率信息F。测量本地电网的频率是更优选的方法，因为它仅需要一个测量位置。
调节单元12被设置成使得它可以使用有关于发电机(内燃机和发电机电动马达)、变频器以及电动马达的处理数据。不期望的振动是被结合在本地电网中的干扰频率成分(即，发电机的转速振动)。当该布局的各种设备的处理数据已知时，调节单元可以形成通过该调节单元的第二接口16影响变频器5的控制信号u的控制信号Δu。然后变频器影响电动马达7的定子电压，使得干扰振动可以在变频器和电动马达处被消减。换言之，变频器和电动马达消耗/补偿了本地电网的干扰振动。
不期望的振动不会影响电力消耗，实际上本地电网是三相电力网并且不利的振动不会增大或减小传输的有效输出。因而不利的振动的去除也不会影响有效输出。
控制信号Δu可以被设置成通过影响Wref信号或者直接影响控制信号u来影响第二变频器的控制单元。在信号Wref被影响的情况下，控制信号Δu与变频器的控制单元的基准信号改变单元13相连接。在信号u被影响的情况下，控制信号Δu与变频器的控制信号的改变单元14相连接。实践中，控制信号Δu的值被缓慢地增大以避免激活其他不期望的频率。换言之，目的是利用控制信号来减小不利的振动频率。
图3示出了根据本发明的用于消减本地电网的不期望的振动的方法的流程图实施例。该方法被设计成在上述布局或相应的布局中实施。该方法包括测量步骤、形成控制信号的步骤以及改变变频器的控制信号的步骤。在测量步骤31期间，测量本地电网的每个发电机的转速，或者测量本地电网的频率。在形成控制信号的步骤期间，形成控制信号，作为对测量结果的响应。在改变变频器的控制信号的步骤33期间，变频器的控制信号被改变以通过利用变频器和该变频器的负荷(诸如电动马达)来消减所述振动。
发明的装置可以以多种方式实施。调节单元12可以与频率控制器的控制单元11集成或者它可以如图2所示为分立单元。该调节单元也可以与包括控制单元的变频器集成。该调节单元可以是电子电路(诸如ASIC电路)，或者该调节单元是被设计成在处理器单元中执行的程序组合。
本发明的装置显著地减小了本地电网中不期望的振动，该振动对连接至电网的设备可能是不利的。另外，该振动可能会阻碍从电网或发电机的旋转轴进行的测量，这些测量被用来例如控制使发电机旋转的马达，该控制包括在气缸间进行平衡或者估计负荷。因而，假如不期望的振动不仅与一个马达相连接，则用来控制一个单个内燃机的测量可以包含干扰该测量的过多的成分。
根据上面的描述和其实施例，显然根据本发明的实施方式可以以多种方式实现。显然本发明不限于上述实施例，而是本发明可以以许多不同的实施方式来实现。
因而，任何发明的实施方式都可以在本发明的范围内被实施。

Claims (13)

1.一种用于消减出现在船的电网中的振动的装置，其特征在于，所述装置包括调节单元(12)，所述调节单元(12)具有：第一接口(15)，所述第一接口用于接收包含有关于所述电网的发电机的不期望的扭转振动的数据的测量信号；和第二接口(16)，所述第二接口(16)用于传输用以消减所述振动的控制信号，所述调节单元被设置成形成作为对所述测量信号的数据的响应的控制信号，所述控制信号可操作地与变频器的控制信号相连接，以通过利用所述变频器和所述变频器的负荷消减所述振动。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一接口被设置成接收有关于本地电网的各发电机的转速或者所述本地电网的频率的信号。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括两个或更多个变频器和所述变频器的负荷的组合，所述变频器可由所述调节单元(12)控制并且与所述电网相连接。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述控制信号被设置成改变所述变频器的控制单元的基准信号或所述控制单元形成的控制信号。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于组合所述控制信号和所述基准信号的变频器控制单元基准信号改变单元。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置包括用于组合所述调节单元形成的所述控制信号和所述变频器的所述控制信号的变频器控制信号改变单元。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述调节单元与所述变频器的所述控制单元相集成。
8.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述调节单元与包括控制单元的所述变频器相集成。
9.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述调节单元是电子电路。
10.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述调节单元是被设置为在处理器单元中执行的软件组件。
11.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述调节单元是ASIC电路。
12.根据权利要求1至11中的任一项所述的装置，其特征在于，所述变频器的负荷是电动马达，其中通过所述变频器向所述电动马达供给电力。
13.一种用于消减由电网的发电机的扭转振动引起的不期望的振动的方法，所述振动出现在本地电网中，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
测量步骤，用于测量所述本地电网的各发电机的转速或者所述本地电网的频率，
形成控制信号的步骤，用于形成作为对所述测量步骤的测量结果的响应的控制信号，
改变变频器的控制信号的步骤，用于改变所述变频器的所述控制信号，以利用所述变频器和所述变频器的负荷来消减所述的不期望的振动。
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