CN106605347A - 在速度控制模式或负载控制模式下驱动动力引擎单元并更改控制模式的控制方法和系统 - Google Patents

在速度控制模式或负载控制模式下驱动动力引擎单元并更改控制模式的控制方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及在速度控制模式或负载控制模式下驱动动力引擎单元并更改控制模式的方法和系统。发送动力引擎单元的控制模式数据，并且从彼此电连接的单元之中接收其他动力引擎的控制模式数据(31)。确定在更改控制模式后，来自彼此电连接的所有动力引擎单元的总转动惯量的预定量是否在速度控制模式下运行(32)。如果该确定的步骤指示至少所述预定量在速度控制模式下运行，则动力引擎单元更改该控制模式(33)。

Description

在速度控制模式或负载控制模式下驱动动力引擎单元并更改 控制模式的控制方法和系统
技术领域
本发明涉及驱动动力引擎(power engine)单元的方法和系统。动力引擎单元是：产生动力的引擎和将动力转换为电形式的发电机的组合。引擎可以例如是往复式引擎，比如柴油引擎。特别地，本发明涉及在速度控制模式或在负载控制模式下驱动动力引擎单元并更改控制模式的控制方法和系统。
背景技术
一种动力装置可以包括多个动力引擎单元，以产生待传输到输电网的动力。多个动力装置和动力引擎单元可以连接到该输电网。该输电网将所产生的动力分配给输电网的用户。动力装置的常规解决方案是，将动力引擎单元连接至该动力装置的汇流条(busbar)。该汇流条例如是导轨或线缆。该汇流条与被称为电网断路器(circuit breaker)的断路器相连接。通过该断路器，动力被传输到输电网。
动力引擎单元可以主要在两种模式下运行，即,速度控制模式或负载控制模式。速度控制模式将动力引擎单元的转速保持在期望值(称为基准值)。如此，动力引擎单元将其速度保持在期望值，但是其动力产生可以变化。另一方面，动力引擎单元的负载控制模式将动力产生保持在期望值，但是其速度可以变化。值得注意的是，这两种模式提供了两种类别，其可以包括具有不同名称的多种控制模式。例如，下垂控制(droop control)模式属于速度控制模式的类别，千瓦控制模式(kW control mode)和兆瓦控制模式属于负载控制模式的类别。
为了保持输电网正常运行，即稳定地将动力从动力引擎单元传输到用户的负载，动力引擎单元通常在速度控制模式下运行。然而，在负载控制模式下运行的动力引擎单元也可以与输电网相连接。当轴发电机通过同一齿轮箱(主引擎在该齿轮箱处连接)用作电动机旋转螺旋桨时，采用负载控制模式例如真正的千瓦模式的需求可以发生在船舶动力装置中。在这种情况下，一个或多个辅助引擎在真正的千瓦模式下运行，以向轴电动机供电。在这种情况下，有必要的是，主引擎远大于辅助引擎，并且主引擎在速度控制模式下运行，通常在同步负载分担速度模式下运行。这种概念的好处是针对电动机具有稳定的动力产生。
如上所述，在动力装置中，动力引擎单元连接至动力装置的汇流条。这样的情况发生在动力装置或船舶中，例如，当动力引擎单元的当前控制模式需要更改为另一控制模式时。例如，中速柴油机和燃气引擎的涡轮增压器需要定期清洗。在这种情况下，负载产生将由于对涡轮增压器速度的干扰而变化。通过设置该引擎使其在真正的千瓦模式下运行可以避免这个问题。这是由于即使该过程受到清洗涡轮增压器所造成的干扰，随后负载产生也将会稳定。然而，控制模式的变化可以造成动力装置和/或输电网中的稳定性问题。
发明内容
本发明的目的是，缓解当动力引擎单元的控制模式将要从速度控制模式变为负载控制模式时发生的问题。该目的是通过独立权利要求的方式而实现的。从属权利要求描述了本发明的不同实施方式。
根据本发明的、在速度控制模式下或在负载控制模式下驱动动力引擎单元并更改控制模式的控制方法包括如下步骤：发送动力引擎单元的控制模式数据，并且接收彼此电连接的其它动力引擎单元的控制模式数据。所述方法还包括如下步骤：在将动力引擎单元的控制模式从速度控制模式更改为负载控制模式的情况下，确定在更改控制模式后，来自彼此电连接的所有动力引擎单元的总转动惯量的预定量是否在所述速度控制模式下运行。所述方法还包括如下步骤：如果该确定的步骤指示至少所述预定量在所述速度控制模式下运行，则更改所述动力引擎单元的控制模式。
附图说明
下面参照附图对本发明进行更详细地描述，其中
图1例示了典型的船舶电网的示例；
图2例示了与图1的电网相关的表格并例示了本发明的构思；
图3例示了根据本发明的方法的示例的流程图；以及
图4例示了根据本发明的控制系统的示例。
具体实施方式
图1例示了船舶上典型的电网装置的示例。在该示例中，已经经由发电机断路器4将三个动力引擎单元1、2和3连接至汇流条/输电网6。该汇流条(在该示例中假设是简易输电网)还具有汇流条断路器5，以将该汇流条分为多个部分。应当注意的是，该示例例示的是非常简单的结构。将负载7和负载8连接至该汇流条/输电网，以消耗动力引擎单元1、2和3所产生的动力。如此，动力引擎单元分担了该汇流条/输电网的总负载7和8。
如果在任何动力引擎单元中想要采用的是负载控制模式而非速度控制模式，则进行检查以确保动力引擎单元的足够质量或惯量(inertia)在速度控制模式下运行，也就是在该示例中的同步负载分担(Isochronous Load Sharing)模式下运行。在更改控制模式后，来自彼此电连接的所有动力引擎单元的总转动惯量的预定量应在速度控制模式下。用这种方式可确保在所述更改后的动力产生保持稳定。
假设图1中的第一动力引擎单元1的惯量是1000kgm2，第二动力引擎单元的惯量是500kgm2，并且第三动力引擎单元的惯量也是500kgm2。进一步确定的是，速度控制模式/负载控制模式的惯量关系被限制为总惯量的50％或更多，该总惯量应在速度控制模式下运行。换言之，总惯量的预定量是50％，即一半。
当更改引擎控制系统的模式时，检查是否满足速度控制模式/负载控制模式的比率条件，并且禁止或允许将该引擎转为负载控制模式。图2示出了，例示动力引擎单元的控制模式的可能组合的表格。该表格是利用如上所述的惯量值和预定量而形成的。第一列21示出了第一单元1的控制模式，第二列22示出了第二单元2的控制模式，以及第三列23示出了第三单元3的控制模式。第四列示出了可能的组合。例如，在第四数据行，具有1000kgm2惯量的第一动力引擎单元1在负载控制模式下运行，而均具有500kgm2惯量的第二动力引擎单元和第三动力引擎单元在速度控制模式下运行。如此，1000kgm2惯量，即总惯量(2000kgm2)的一半在速度控制模式下运行。因此，允许将第一单元1的控制模式从速度控制模式更改为负载控制模式。
图3例示了根据本发明的方法。控制方法用于在速度控制模式或在负载控制模式下驱动动力引擎单元，以及更改控制模式。然而，在本发明中，更改所述控制模式包括进一步的步骤。该方法具有如下步骤：发送动力引擎单元的控制模式数据，并且接收彼此电连接的其它动力引擎单元的控制模式数据31。
汇流条/输电网的划分可以是未知的，因为该划分可以由于输电网的不同消耗状态、引擎特定的动力产生等而变化。因此，一种典型的情况是，动力装置或船舶的汇流条的划分是未知的，并且本地负载连接至哪个或哪些部分也是未知的。然而，在本解决方案中，为了了解彼此电连接的动力引擎单元的组，需要了解汇流条/输电网的划分。这可以通过WO2009083639的教导而实现，其内容添加到本申请中以作为参考。因此，所述组可以例如根据该WO公布而确定。
所述方法还包括如下步骤：在将动力引擎单元的控制模式从速度控制模式更改为负载控制模式的情况下，确定在更改控制模式后，彼此电连接的所有动力引擎单元的总转动惯量的预定量是否在所述速度控制模式下运行32。如在上述示例中所例示的，预定量可以是彼此电连接的所有动力引擎单元的总转动惯量的至少一半。其它量也可以用作该预定量。
所述方法还包括如下步骤：如果该确定的步骤指示至少所述预定量在速度控制模式下运行，更改动力引擎单元的控制模式33。如果该确定的步骤指示比来自彼此电连接的所有动力引擎单元的所述总惯量的预定量少的在速度控制模式下运行，则不对该控制模式进行更改。
根据动力引擎单元的存储器或根据动力引擎单元之间的通信和所述存储器，来利用所有动力引擎单元的惯量。如果输电网结构非常简单并固定牢靠，则动力引擎单元的存储器可以包含其它单元的可靠惯量数据。该存储器当然包含该单元本身的惯量数据。
图4例示了控制系统41，该控制系统41用于在速度控制模式或在负载控制模式下驱动动力引擎单元，以及更改控制模式。该控制系统包括发送和接收单元42，用于发送动力引擎单元的控制模式数据，并接收彼此电连接的其它动力引擎单元的控制模式数据。该系统还包括确定单元43，用于确定在更改控制模式后，来自彼此电连接的所有动力引擎单元的总转动惯量的预定量是否在速度控制模式下运行。在将动力引擎单元的控制模式从速度控制模式更改为负载控制模式的情况下，该确定单元43利用来自发送和接收单元42的控制模式数据。
该系统还包括更改单元44，用于更改动力引擎单元的控制模式。设置所述更改单元，以在该确定单元指示至少所述预定量在速度控制模式下运行的情况下，更改控制模式。如上所述的预定量可以至少是彼此电连接的所有动力引擎单元的总转动惯量的一半。
该控制系统还可包括存储器45。可以根据如上所述的动力引擎单元的存储器，或根据动力引擎单元之间的通信和所述存储器，来利用所有动力引擎单元的惯量。如果确定单元指示比来自彼此电连接的所有动力引擎单元的总惯量的预定量少的在速度控制模式下运行，设置更改单元以不对控制模式进行更改。
从以上显然可知，本发明并不局限于本文所描述的实施方式，而是可以在本发明的构思的范围内通过许多其它不同的实施方式来实施。

Claims (8)

1.一种控制方法，其用于在速度控制模式下或在负载控制模式下驱动动力引擎单元，以及更改控制模式，其特征在于，所述控制模式的更改包括以下步骤：
发送所述动力引擎单元的控制模式数据，并且接收彼此电连接的其它动力引擎单元的控制模式数据(31)；
在将所述动力引擎单元的所述控制模式从所述速度控制模式更改为所述负载控制模式的情况下，确定在更改所述控制模式后，来自彼此电连接的所有动力引擎单元的总转动惯量的预定量是否在所述速度控制模式下运行(32)；
如果所述确定的步骤指示至少所述预定量在所述速度控制模式下运行，则更改所述动力引擎单元的所述控制模式(33)。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，在所述确定的步骤中，所述预定量是彼此电连接的所有动力引擎单元的所述总转动惯量的至少一半。
3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，根据所述动力引擎单元的存储器，或根据所述动力引擎单元之间的通信和所述存储器，来利用所有动力引擎单元的所述惯量。
4.根据权利要求1、2或3所述的控制方法，其特征在于，如果所述确定的步骤指示比来自彼此电连接的所有动力引擎单元的所述总惯量的所述预定量少的在所述速度控制模式下运行，则不执行所述控制模式的更改。
5.一种控制系统(41)，其用于在速度控制模式下或在负载控制模式下驱动动力引擎单元，以及更改控制模式，其特征在于，所述控制系统包括：
发送和接收单元(42)，其用于发送所述动力引擎单元的控制模式数据，并接收彼此电连接的其它动力引擎单元的控制模式数据；
确定单元(43)，其用于在将所述动力引擎单元的所述控制模式从所述速度控制模式更改为所述负载控制模式的情况下，确定在更改所述控制模式后，来自彼此电连接的所有动力引擎单元的总转动惯量的预定量是否在所述速度控制模式下运行，所述确定单元利用来自所述发送和接收单元的控制模式数据，
更改单元(44)，其用于更改所述动力引擎单元的所述控制模式，所述更改单元被设置为，在所述确定单元指示至少所述预定量在所述速度控制模式下运行的情况下进行所述控制的更改。
6.根据权利要求5所述的控制系统，其特征在于，所述预定量是彼此电连接的所有动力引擎单元的所述总转动惯量的至少一半。
7.根据权利要求5或6所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统包括存储器(45)，并且，根据所述动力引擎单元的所述存储器或根据所述动力引擎单元之间的通信和所述存储器，来利用所有动力引擎单元的所述惯量，所述发送和接收单元被设置为发送所述动力引擎单元的惯量数据，并接收彼此电连接的其它动力引擎单元的惯量数据。
8.根据权利要求5、6或7所述的控制系统，其特征在于，如果所述确定单元指示比来自彼此电连接的所有动力引擎单元的所述总惯量的所述预定量少的在所述速度控制模式下运行，则所述更改单元被设置为不进行所述控制模式的更改。
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