CN107005060B - 发电系统 - Google Patents

Abstract

一种发电系统和发电系统中的方法。该系统包括用于产生电能的一个或更多个发电机，每个发电机被布置成由相应的原动机驱动，其中，发电机是适于生成具有一定频率和幅度的多相电压的多相AC发电机，发电机的相位输出可连接至公共多相总线，以用于分配由AC发电机生成的电能，该系统包括用于针对原动机的转速以及针对多相电压的幅度提供独立的参考值的另一装置，原动机的转速限定多相电压的频率，并且该系统适于基于所提供的独立参考值而操作于至少三个操作点，操作点由多相电压的幅度与多相电压的频率的比率限定，其中所述至少三个操作点是不同的。

Description

发电系统

技术领域

本发明涉及发电系统，更具体地，涉及独立发电系统。

背景技术

独立发电系统用于无法电连接至广域电网的情况或位置。这种独立系统还用于其中采用与发电机连接的原动机来产生供船舶等中的各种电气设备消耗的电能的船舶、游艇和其他海运工具。所生成的电能供推进船舶所需的设备所使用，并且用于向与船舶的操作相关的各种部件和系统供电。此外，在客船上，乘客也消耗大量的电能，要么直接使用电气设备要么间接使用船上可用的支持方式。

通过利用连接至原动机的发电机生成AC电力来向船舶提供电能是已知的。原动机使用诸如柴油和燃料油的各种能源来使发电机产生旋转运动。为了不同的目的，所生成的AC电力被转换到合适的电压电平。在大型船舶中，多台发电机并行地操作，并且所述操作由上级控制系统监控。上级控制系统在电力需求需要其时通过改变有源发电机的数量来控制发电机的电力管理。上级控制系统被配置成使得发电系统的操作以稳定的方式运行，而与电力需求的变化无关。

通过控制原动机的燃料喷射以使得原动机保持其转速恒定来对生成的电力进行控制。例如，当发电机的负载增加时，燃料喷射也增加以保持转速恒定。当发电机直接连接至原动机的轴时，所生成的AC电力的输出频率也保持恒定。

在另一种方法中，每个原动机-发电机组配备有AC至DC整流器。整流器的输出连接至公共DC总线。进一步将生成的电力转换为AC电力，以便电力可供AC设备消耗。在这样的结构中，可以控制每个发电机-原动机组的输出频率以优化系统的操作。在具有DC配电的发电系统中，由于每个发电机需要单独的整流器，所以电气部件的数量很大。在安装功率量很大的大型设施中，所需的DC元件例如断路器由于操作于中等电压水平而是昂贵的。此外，当将DC电压转换回用于消耗者的AC电压时，需要另外的电力转换。

文献EP 2682339 A1公开了一种AC配电网络的频率可改变的系统。在该系统中，原动机的速度保持得尽可能低，以使效率最大化。

发明内容

本发明的目的是提供解决上述问题的系统和方法。本发明的目的是通过系统和方法来实现的，系统和方法的特征在于独立权利要求中所述的内容。在从属权利要求中公开了本发明的优选实施方式。

本发明基于以下构思：利用一个或更多个发电机产生到公共多相总线的、具有可调频率和基本恒定电压的多相AC电压。用于使发电机旋转以产生电能的原动机被提供可根据各个方面来选择的转速参考。

本发明的优点在于，可以根据操作者的偏好将原动机的操作点设置到期望值。本发明允许使用固定转速，该固定转速不一定是原动机的标称转速。当一个或更多个发电机产生基本恒定电压时，所生成的电力不依赖于频率，因此全部生成电力在所有频率处都可用。由于电压以变化的频率保持基本恒定，所以每个个体消耗者获得全部电力，而无需具体的布置(例如具有有源前端的变频器)。因此，可以调节频率，而不牺牲个体消耗者的可用电力。

根据优选实施方式，多相AC电压具有被控制为恒定的幅度。当使用固定幅度时，系统中的磁性部件的磁通量随着频率的变化而改变。然而，如果频率降低时电压的幅度略微降低，则磁通量的增量可以略微降低。

根据本发明的实施方式，通过调节转速参考来优化与原动机相关的属性。这样的属性是例如原动机的燃料消耗量。因此，在本实施方式中，允许原动机的转速被改变以使燃料消耗量最小化。发动机转速的变化意味着所生成的AC电压的频率也改变。

在已知系统中，发电机的转速保持恒定，使得产生到多相电压总线的固定频率。这意味着电力需求即发电机的负载决定原动机的操作点。原动机通常被优化用于在某些电力水平下以固定频率操作。然而，转速的变化还影响燃料的消耗量，并且在本实施方式中采用了该属性。

在实施方式中，原动机接收来自上级控制系统的转速参考，并且发电机使其输出频率与参考同步，使得形成频率可调的交流电压总线。因此，上级控制系统通过指示一个或更多个并联发电机以使原动机的燃料消耗量或其他属性最小化的频率运行来优化燃料消耗量或其他优化属性。

在本发明中，针对原动机的转速以及针对多相电压的幅度提供了独立的参考值。优选地，转速参考用于优化与原动机相关的属性，幅度参考用于改变系统中的磁通量，以使得磁性部件不饱和。

利用本发明，可以采用可靠且鲁棒的AC技术。此外，该系统能够根据所选择的设计使用AC技术或DC技术来传输电力。

附图说明

在下文中，将参照附图借助于优选实施方式来更详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了作为原动机的转速和生成电力的函数的燃料消耗量的示例；

图2示出了本发明的系统的实施方式；

图3示出了作为船速的函数的电力需求曲线和系统频率曲线的示例；以及

图4示出了电压/频率平面中的恒定比率线。

具体实施方式

图2示出了根据本发明实施方式的系统的主电路图。在图2中，四个多相AC发电机1、2、3和4连接至AC总线5。AC总线包括汇流条(bus bar)，即用于所生成的多相电压的每个相的导体和用于断路器6的每个相的导体，其中，断路器6可以用于即使当总线承载标称电流时也将总线分为两个独立部分。在图2的示例中，总线的电压为恒定的11kV，因此发电机的输出电压为恒定的11kV。发电机的标称功率可以为兆瓦级，在此情况下，所生成的电力足以对具有电力推进系统的大型船舶充电。

图2还示出了与AC总线连接的各种负载。在该示例中，推进系统被电驱动，并且图2示出了用于推进的电力系统13。这种电力系统包括变压器、变频器以及用于驱动螺旋桨的马达。图2中所示的另外的负载包括电驱动器11、12(其用于产生制冷目的的冷冻水的设备的压缩机)和直接在线连接的马达10例如船首推进器。

图2还示出了变压器7，变压器7用于转换电力并且进一步在船舶内分配电力，以用于船舶的其他功能。这样的其他功能可以涉及客船的舱位和餐厅以及不同工作船只中的各种工作机器，例如钻井机和抽水机。在示例图2中，因为AC至DC转换器9被呈现为通过变压器8连接至AC总线，所以还示出了DC电力分配的可能性。

如图2所示，各种部件和负载被呈现为一式两份。由于冗余要求，原动机和主要电气部件被安装在至少两个分开的空间中。可以通过打开断路器6将连接空间的公共AC总线分开。

根据本发明，船舶的发电系统包括用于产生电能的一个或更多个发电机1、2、3、4。在图2的示例中，呈现了四个发电机。与发电系统连接的发电机的数量不限于任何特定的量。每个发电机由相应的原动机例如柴油发动机驱动。这些原动机直接连接至发电机的轴，使得每个发电机与相应的原动机一起旋转。

如上所述，本发明中使用的发电机是多相AC发电机。通常，发电机是产生三相电压的三相AC发电机。用于大型船舶发电的发电机是兆瓦级发电机。发电机的标称功率可以相等，或者使得例如两个发电机具有较小的额定功率，而其余的发电机具有较高的额定功率。

发电机的相位输出可连接至公共多相总线。图2示出了总线5与发电机之间的断路器。操作断路器来调节连接至总线的生产能力。总线5由用于将所生成的电力分配给负载或消耗者的汇流条或类似的导电构件构成。多相总线的相位数对应于发电机的相位数，并且多相总线通常是具有三个汇流条的三相总线。发电机为AC发电机，并且所产生的电压具有对所有发电机共同的频率。

在本发明的实施方式中，尽管AC电压的频率改变，但是所生成的多相AC电压的幅度保持恒定。当产生具有恒定幅度的AC电压时，可用电力保持恒定，而与AC电压的频率无关。在发电机中，通过以已知的方式控制发电机的磁化来获得恒定的AC电压。

根据本发明，所述系统包括用于为原动机提供转速参考的装置。众所众知，因为每个原动机直接连接至相应的发电机，所以原动机的转速限定了所生成的电压的频率。在本发明中，原动机的转速的参考值与多相电压的幅度的参考值无关。也就是说，针对幅度和转速给出了单独的参考值，并且参考值彼此不直接成比例。此外，在本发明中，发电系统适于基于参考值以至少三个操作点操作。操作点被限定为多相电压的幅度与多相电压的频率的比率。

在用于电气系统的可变频率操作的典型控制系统中，对电压的频率和幅度进行控制，使得基于频率的变化来改变幅度。当频率改变时，幅度跟着变化，以使电压幅度与频率的比率保持恒定。在本发明中，所生成的电压的频率和幅度并非取决于彼此而线性地受控制，这在发电系统的设计和使用中提供了灵活性。

向原动机提供转速参考的能力意味着：可以基于具体需要或目的将所生成的多相电压的频率设定为给定值。可以将机械地连接至发电机的原动机设定至期望的转速，从而输出电压的频率跟随发电机的转速。优选地在上级控制系统例如船舶的动力管理系统中实现适于提供转速参考的装置。由于所提到的转速与所生成的电压的频率之间的关系是线性的，所以原动机的转速参考可以认为是频率参考。因此，上级控制系统可以提供频率参考，其被改变为向原动机提供的相应转速参考。

根据本发明的实施方式，所述系统包括适于通过调节原动机的转速参考来优化与原动机相关的属性的装置。因此，在本实施方式中，转速参考改变，因此输出电压的频率也改变，使得与原动机相关的属性被优化。属性被优化的事实是指如下一组动作：将输出电压的频率调节到使与原动机相关的可测量的属性达到更理想值的值。

根据本发明的实施方式，与原动机相关的优化属性是原动机的燃料消耗量。在本发明的另一个实施方式中，与原动机相关的优化属性是原动机的排放水平。在另一个实施方式中，与原动机相关的优化属性是原动机的噪声水平。在当频率可变时所产生的AC电压幅值保持恒定的情况下，所述系统使得能够大规模地优化参数。可以将原动机的转速或输出频率调节到优化例如燃料消耗量的点，并且个体用户仍然能够从发电系统中汲取其标称功率。

在下文中，详细描述了与原动机相关的优化属性是原动机的燃料消耗量的实施方式。在本实施方式中，调节或改变多相电压的频率以考虑原动机的燃料消耗量。频率的变化在实践中意味着系统正在以与所使用设备的标称频率不同的频率进行操作。优选地，原动机的频率从标称值降低，因此原动机的转速从标称值降低，并且进行优化的优选范围在原动机的标称转速的60％至100％的速度范围内。如果用发电机产生电力的标称频率为60Hz，则原动机的60％转速产生频率为36Hz的电压。相应地，如果发电机的标称频率为50Hz，则60％转速对应于频率为30Hz的电压。然而，严格的操作限制取决于原动机的设计和类型，并且产生的频率的下限可以低至标称频率的50％甚至更低。

上述标称频率与当原动机以其标称转速旋转时获得的输出电压的频率相关。在常规操作中，该标称转速将产生50Hz或60Hz的标称频率。

图1示出了表示作为发动机的转速和发动机的电力的函数的柴油发动机的燃料消耗量的图表的示例。燃料消耗量示为从100％转速和100％电力水平的操作点开始以g/kWh为单位的变化。从图表中读取消耗量，使得线以g/kWh为单位表示消耗量的一定增加或减少。例如，最佳操作点具有图中用*标记的大约90％的转速以及大约70％的电力。当离开圆圈时，消耗量增加。从图表可以看出，在较低的生成电力范围内，消耗量的变化较大，而在较高的电力范围内，线之间的空间较宽，这表明当操作点改变时消耗量的变化较小。

根据本发明的优选实施方式，适于优化诸如原动机的燃料消耗量的属性的装置包括可读数据库，该可读数据库指示作为原动机的转速和原动机的负载水平的函数的属性量，例如燃料消耗量。实施方式的可读数据库(例如查找表)是三维表，在该三维表中与涉及原动机的优化属性相关的数据以如下方式进行存储：数据可以由用于读取不同操作点处的数据的处理器或类似装置进行访问。为此目的，优化装置包括如下装置，该装置适于基于原动机的已知负载水平来读取数据库并且适于输出最小化或优化与原动机相关的所需属性的转速值。

在本发明中，针对用于生成具有与转速对应的频率的多相电压的原动机的转速提供了参考值。向原动机提供的转速参考对应于用于获得具有期望频率的交流电压的特定频率参考。

所生成的电压的频率适于跟随转度参考。该参考优选地被提供给原动机作为对应于频率参考的转速参考。原动机起作用以增加或减少燃料喷射，使得转速对应于该参考。

图1的图表被存储为可读数据库，例如可读表。根据本实施方式的构思，当在稳定状态下操作时，将电流消耗值与具有相同电力水平的其他消耗值进行比较。例如，当在发电机的标称速度下操作并且所生成且所需要的电力水平是标称功率的50％时，可以从图1的图表中读出：当原动机的转速降低到标称转速的约85％时，燃料消耗量最少。当表中的值表示可用消耗量较低时，向一个或更多个有源原动机提供转速参考。当操作被改变到另一个电力水平时，重复优化过程。

图1的消耗量图表针对在系统中安装的每个个体原动机以可访问的形式被存储。还可以针对安装在系统中的原动机的任何组合形成查找表或类似的数据库。当对燃料消耗量进行优化时，读取表示当前有源原动机的消耗量的组合图表，或者读取与当前有源原动机对应的每个单独的图表，并且将相应的燃料消耗量相加以获得组合的消耗量。

图3示出了当所生成的电压的幅度被控制为恒定时的电力需求曲线以及系统频率和可用电力的示例。图3的示例示出了本发明在其中四个发电机可连接以向系统产生电能的船舶或船只中的构思。除了与速度相关的推进功率之外，电力需求曲线包括恒定的辅助负载，这从即使船速为零也需要电力的事实可以看出。

从曲线可以看出，当船舶的速度在全速度的零至50％的范围内时，一台发电机足以产生所需电力。因此，可以改变频率以优化与原动机相关的属性。当电力需求随着船速的增加而增加时，将更多的发电机连接在一起以发电。例如，当船速超过最大速度的50％时，连接第二发电机以产生电力，并且同时可以降低系统频率。类似地，随着电力需求的增加，将更多的发电机连接至系统。当电力需求减少时，可以减少有源发电机的数量。

上述示例相对于所生成的电压的频率来说明发电操作。在某些参数的优化中，即使可利用较少数量的发电机得到足够的电力，也可以采用多个发电机。这是因为参数优化考虑了个体发电机的电力水平的事实。举例来说，可能期望利用具有发电机最大能力的63.3％的三台发电机来发电，而非具有95％能力的两台发电机来发电。

适于优化与原动机相关的属性(例如燃料消耗量)的装置优选地形成在上级控制器中，上级控制器还控制与船舶的发电系统有关的其他功能。上级控制器接收关于所生成的电力量和所请求的电力的信息。基于所生成的电力和所请求的电力，上级控制器决定是改变当前正在使用的发电机，还是利用当前的设置继续操作。在决定操作发电机时，会考虑优化。如果基于所存储的图表可以预见在当前负载被多个原动机共享的情况下燃料消耗量会降低，则上级控制器进行这样的操作并且设置转速参考或频率参考以优化燃油消耗量。以类似的方式，上级控制器可以减少正在使用的原动机的数量。

如上所述，原动机的转速允许在一定限度内变化，因此所生成的频率也允许在一定限度内变化。用于发电系统的操作所需的各种电气部件能够在设定的限度内起作用。根据本发明，独立于转速参考而提供所生成的电压幅度的参考值。根据本发明的实施方式，当电压保持恒定时，需要设计各种磁性部件例如发电机和变压器以考虑这样的操作。

当电压的幅度以固定的参考值保持恒定而频率变化时，幅度与频率之间的比率不是恒定的。如已知的，当所提到的伏特/赫兹比率保持恒定时，磁性部件中的磁通量也是恒定的。根据实施方式，在调节频率的同时，电压的幅度保持基本恒定。因此，在本发明的系统中，诸如变压器、发电机和电动马达之类的磁性部件中的磁通量发生变化。需要考虑磁通量的变化，使得磁性部分无法饱和。该部件的磁性部分需要根据最低可能的频率进行设计。实际上，需要增加磁性部件(例如变压器、发电机和电动马达的铁芯)的尺寸，以使得磁芯不饱和。较大的芯结构使得能够使用较低的系统频率，因此可以在更宽的范围内对系统的操作进行优化。

根据实施方式，与原动机相关的优化属性是原动机的排放水平。与涉及优化原动机的燃料效率的上述实施方式一样，可以由原动机的排放物排放量形成图表或类似的表。这样的图表表示作为原动机的转速和生成电力的函数的排放水平。该实施方式的操作和结构类似于上述与燃料效率相关的实施方式的操作和结构，不同之处在于，不是优化原动机的燃料消耗量，而是优化排放水平。当原动机的消耗量被优化时，原动机的排放水平不一定是最低的。排放水平取决于原动机的类型和原动机中使用的燃料类型。此外，排放水平的优化可以基于不同的排放物，例如空气污染物或温室气体。当根据实施方式操作时，通过调节原动机的转速来优化排放物的选定的属性或者优选地使排放物的选定的属性最小化。

根据本发明的另一个实施方式，与原动机相关的属性是原动机的噪声水平。由于原动机的某些转速可能会引起共振或者噪声比其他转速大，所以当静音操作较为理想时，原动机的转速将根据噪声水平进行优化。与上述实施方式一样，可以由在不同的转速和电力水平下的噪声水平形成图表或查找表。当以这样的静音模式操作时，选择原动机的转速来优化噪声水平。当形成图表或查找表时，优化的操作和结构如上所述。

此外，还可以通过选择系统进行操作的设定转速来优化噪声水平。在这样的实施方式中，原动机的转速是固定的且不改变，尽管电力水平改变。在某些情况下，噪声水平的优化可能是可取的。例如，当离开端口时，可以通过将原动机的转速降低到最低允许速度或已知提供最低噪声水平的任何其他转速来降低推进器马达的噪声水平。在某些情况下，推进器马达直接连接至AC总线，并且取决于电压的频率以一定速度旋转。当转速参考可以被调节并因此频率被调节时，推进器的转速也被调节。通过选择所生成的AC电压的合适频率，可以使来自推进器的噪声最小化。

根据本发明，提供了原动机的转速参考，通过向原动机提供固定的转速参考，可以将所生成的电压的频率强制为或设定为标称频率。这有效地消除了使用时的优化，并且所述系统用作传统系统。随时可以在使用时再次进行优化。

在本发明的实施方式中，由于燃料消耗量的优化，原动机的操作点改变。相对于常规操作的发电系统，所获得的节省可以最高达10％。

当电力需求已经稳定达规定的时间段时，优选地对原动机的转速进行优化，因此电压的频率被优化。系统的转速参考不一定随电力水平的每次变化而改变。通常长途航行是利用大型船舶完成的，因此船舶在基本恒定的条件下长时间操作。船舶的这种长时间保持恒定速度是对燃料消耗量进行优化的合适条件。根据本发明的实施方式，适于优化与原动机相关的属性的装置在发电机的负载水平已经在设定的时间段内处于基本恒定水平之后被操作。例如，设定的时间段可以在10分钟至15分钟的范围内。然而，可以将设定的时间段手动地设置为期望值，使得优化可以更快地对已改变的条件做出反应。例如当源于巡航速度的增加而命令需要并达到新的电力水平时，还可以由人员发起或强制进行优化，人员可以在获得电力水平和速度时立即发起优化。

船舶或船只中所产生的电力的主要消耗者通常是推进系统。因此，燃料消耗量或排放水平的优化优选地基于由推进系统使用的电力。上面提及的基本恒定的负载水平是指不显示出增加趋势或减小趋势而是电力水平的变化稳定在几个百分比之内的负载水平。

图1在水平轴下示出了当发电机的标称频率为60Hz时相对于原动机转速的变化由发电机产生的电压的输出频率可能的变化。

在优化中，适于优化燃料消耗量的装置还可以包括发电机的模型。在此情况下，在模型中模拟发电机的操作。该模型给出了对与原动机相关的属性的估计以及对具有不同转速的属性的估计。当模型以一定的转速值产生优化的属性例如最小燃料消耗量时，给出该转速作为实际处理的参考。

根据本发明的实施方式，适于优化与原动机相关的属性的装置包括适于接收在使用原动机期间所优化的属性的值的装置。在优化期间(优选地在优化之前)收集这些接收的值，以用于产生可读查找表或类似数据库。为了接收这些值，系统接收表示从系统测量的值的信号。这些值例如是燃料消耗量数据。所测量的燃料消耗量被传递到以下装置，所述装置适于优化属性连同转速和电力水平数据，以使得可以形成可读图表、图谱、查找表或类似数据库。

还可以由原动机的制造商提供可读数据库例如查找表。然而，如果不提供这样的数据库，则可以在船舶运行时在原动机的使用期间形成这样的数据库。在使用船舶的这类情况下，手动地调节发电机的转速，或者在不同电力水平下以某一逻辑调节发电机的转速。所优化的属性例如燃料消耗量被测量并存储，以形成可用于优化目的的数据库。

可以存储与原动机相关的任何可测量的属性以形成这样的数据库，并且基于该数据库，还可以通过将转速改变为优化属性的值来优化该属性。此外，因为原动机的属性可能在使用期间改变并且原动机中使用的不同燃料可能改变最佳操作区域，所以建议使用测量数据来更新数据库。

由本发明的系统生成的AC电压的频率不固定为50Hz或60Hz。如果一些消耗者或负载需要用于操作的稳定频率，则可以通过采用用于提供这类电压的转换器设备来实现。转换器可以是直接连接至可变频率AC电压的变频器，或者可以是在可用情况下的连接至DC电压的逆变器。由于发电机的电压基本保持恒定，系统中采用的用于各种负载的变频器不需要有源前端转换器。也就是说，因为变频器中不必使电压升高，所以系统的变频器可以使用无源整流桥来操作。

本发明中采用的原动机可以是从能量源产生旋转运动的任何类型的旋转机器。这样的机器的示例包括但不限于使用燃料油或任何形式的气体的内燃机，例如柴油发动机、燃气轮机或发动机。还给出了图1的图表作为可用于优化与原动机相关的属性的图表的示例。绘制了图1的图表以说明用本发明获得的优点。

与原动机的轴连接的发电机的类型不限于任何特定类型的发电机。优选地，本发明的一个或更多个发电机是同步发电机。然而，本发明还可以利用其他AC发电机来实施。

根据本发明，提供了多相电压的幅度的参考值。幅度的参考值可以具有恒定值，由此发电机则适于操作成使得产生固定的幅度。众所周知，尽管幅度的参考是固定的，但是考虑到系统的动态变化，幅度可以在一定限度内变化。例如，幅度可能在电压的标称值或额定值的±5％的范围内变化。

本发明的系统适于操作于至少三个操作点，并且操作点由多相电压的幅度与多相电压的频率的比率确定。三个操作点可以是例如以下操作点：其中，电压的幅度恒定并且频率具有三个不同值，例如系统的标称频率、系统的最低允许频率以及与系统的标称频率的90％对应的频率。此外，三个操作点可以是以下操作点：其中，频率恒定并且电压具有标称电压的100％、98％和97％的值。很明显，可以通过多种方式得到所述至少三个操作点。

根据实施方式，操作点在标称频率和标称电压下具有最低值。上述电气操作点限定了电压/频率平面中的操作。如图4所示，当比率的最小值处于标称频率f_nom和标称电压V_nom时，其他可能的操作点位于图4的恒定比例线41的上方。当使用已知的常数伏特/赫兹比率来改变电气系统的频率时，上述定义的操作点保持恒定并且遵循上述线41。

根据本公开内容，调节所生成的电压的幅度以与频率一起变化，使得恒定的伏特/赫兹比率不被保持。例如，当频率处于最小允许值(例如可以是标称频率的75％)时，电压幅度从额定值下降5％。随着电压幅度的降低，磁性部件需要设计成仅承受与正常情况下相比没有饱和的、略高的磁通量。以此方式，对于较小的频率变化，电压可以保持在额定值，并且电压仅在较高频率下降时才降低。电压幅度相对于频率的变化不一定是线性的。将转速参考和电压幅度参考分别提供给发电机-原动机组合。虽然参考彼此独立，但是可以提供所述参考之间的一定关系。此外，当电压的频率与幅度之间的关系被设定时，可以从表或类似物中读取当给出转速参考时的幅度参考。

根据实施方式，多相电压的幅度的参考值适于改变以降低磁通量量值的变化，使得磁通量的量值的最大增量被限制为磁通量的额定量值的约5％。

相对于频率对电压进行略微调节特别适合于现有设施变为可变频率系统而不改变所有部件的改装应用。在这样的连接中，分析现有磁性部件的磁性设计，并且限定频率-电压特性以符合系统部件。结合新的设施，电压幅度的略微降低为设计系统部件的磁属性提供了可能性。当电压的幅度降低时，磁芯可以做得小一些。然而，当电压的幅度降低时，个体消耗者可用的电力减少，并且系统操作的优化有所减少。

在上文中，结合船舶或船只描述了该系统。该系统还可以用作其中使用与原动机一起旋转的发电机产生电能的单独的微型电网(micro-grid)。

对于本领域技术人员明显的是，随着技术的进步，本发明的构思可以以各种方式实现。本发明及其实施方式不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。

Claims (20)

1.一种发电系统，包括用于产生电能的一个或更多个发电机，每个发电机被布置成由相应的原动机驱动，其中，

所述发电机是适于生成具有一定频率和幅度的多相电压的多相AC发电机，

所述发电机的相位输出可连接至公共多相总线，以用于分配由所述AC发电机生成的电能，

所述系统包括用于针对所述原动机的转速以及针对所述多相电压的幅度提供独立参考值的另一装置，所述原动机的转速限定所述多相电压的频率，以及

所述系统适于基于所提供的独立参考值而操作于至少三个操作点，操作点由所述多相电压的幅度与所述多相电压的频率的比率限定，其中所述至少三个操作点是不同的并且所述操作点在标称频率和标称电压下具有最低值。

2.根据权利要求1所述的发电系统，其中，所述发电系统包括适于通过调节所述原动机的转速的参考值来优化与所述原动机相关的属性的装置。

3.根据权利要求2所述的发电系统，其中，适于优化与所述原动机相关的属性的装置包括：

可读数据库，其指示作为所述原动机的转速和所述原动机的负载水平的函数的优化属性，

适于基于所述原动机的已知负载水平来读取所述数据库并且适于输出用于优化与所述原动机相关的属性的转速参考的装置。

4.根据权利要求2或3所述的发电系统，其中，适于优化与所述原动机相关的属性的装置包括：适于接收在所述原动机的使用期间所优化的属性的值的装置，以及

适于将所接收的优化属性的值与相应的负载水平和转速一起存储在可读数据库中的装置。

5.根据权利要求4所述的发电系统，其中，适于优化与所述原动机相关的属性的装置被并入上级控制系统中。

6.根据权利要求2所述的发电系统，其中，适于优化与所述原动机相关的属性的装置还包括：所述原动机的转速参考的下限值。

7.根据权利要求6所述的发电系统，其中，所述原动机的转速参考的下限值为所述一个或更多个发电机的标称转速的60％。

8.根据权利要求7所述的发电系统，其中，一个或更多个AC发电机是三相发电机。

9.根据权利要求1或2所述的发电系统，其中，转换器装置连接至所述公共多相总线以用于产生具有固定频率的电压，或者其中，转换器装置连接至所述公共多相总线以用于产生DC电压。

10.根据权利要求1或2所述的发电系统，其中，适于优化与所述原动机相关的属性的装置在所述发电机的负载水平已经在设定的时间段内处于基本恒定水平之后被操作。

11.根据权利要求2所述的发电系统，其中，适于优化与所述原动机相关的属性的装置适于选择被操作的原动机的数量。

12.根据权利要求2所述的发电系统，其中，与所述原动机相关的属性是所述原动机的燃料消耗量。

13.根据权利要求2所述的发电系统，其中，与所述原动机相关的属性是所述原动机的排放水平。

14.根据权利要求2所述的发电系统，其中，与所述原动机相关的属性是所述原动机的噪声水平。

15.根据权利要求1或2所述的发电系统，其中，所述原动机的转速参考被调节为固定值。

16.根据权利要求1或2所述的发电系统，其中，所述多相电压的幅度的参考值是恒定的，并且通过调节所述原动机的转速的参考值来调节所述多相电压的频率。

17.根据权利要求16所述的发电系统，其中，当生成的电压的频率改变时，所述发电系统的磁性部件的磁通量的量值改变。

18.根据权利要求17所述的发电系统，其中，所述多相电压的幅度的参考值适于被改变以减少所述磁通量的量值的变化，使得所述磁通量的量值的最大增量被限定为磁通量的额定量值的5％。

19.一种船舶，包括根据权利要求1至18中任一项所述的发电系统。

20.一种发电系统中的方法，所述发电系统包括用于产生电能的一个或更多个发电机，每个发电机由相应的原动机驱动，其中，所述方法包括：

向所述原动机的转速以及向所述发电机的多相电压的幅度提供独立参考值，所述原动机的转速限定所述多相电压的频率，

将所述发电机的相位输出连接至公共多相总线，以用于分配由AC发电机生成的电能，以及

基于所提供的独立参考值使所述发电机操作于至少三个操作点，操作点由所述多相电压的幅度与所述多相电压的频率的比率限定，其中所述至少三个操作点是不同的并且所述操作点在标称频率和标称电压下具有最低值。

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