DE102005059760A1 - Drive system e.g. hybrid drive system, for water vehicle, has voltage intermediate circuit converter, whose mains-sided rectifier is connected with on-board supply system, and load-sided rectifier is connected with asynchronous machine - Google Patents

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Abstract

The system has a diesel motor, a propeller (6), and a diesel generator unit, where the motor and a machine system (10) are linked with the propeller by a gear (4). The generator unit and the machine system are connected with an on-board supply system (18). The machine system comprises an asynchronous machine (26) and a voltage intermediate circuit-converter. A mains-sided rectifier of the converter is connected with the supply system, and a load-sided rectifier is connected with the asynchronous machine.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antriebssystem für ein Wasserfahrzeug gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a propulsion system for a watercraft according to the preamble of Claim 1.

Ein gattungsgemäßes Antriebssystem für Wasserfahrzeuge ist aus der Veröffentlichung "WGA 23 – ein modernes Wellengeneratorsystem" von Rolf Büschen, abgedruckt in der DE-Zeitschrift "HANSA", 120. Jahrgang, Nummer 13, 1983, Heft Juli, Seiten 1203–1207, bekannt und zur näheren Erläuterung in der 1 schematisch dargestellt. Dieses bekannte Antriebssystem weist einen Dieselmotor 2, ein Getriebe 4, einen Propeller 6, wenigstens ein Dieselgeneratoraggregat 8 und ein Maschinensystem 10 auf. Der Dieselmotor 2, der auch als Hauptdiesel bezeichnet wird, ist mittels des Getriebes 4 mit dem Propeller 6 des Wasserfahrzeugs verbunden. Außerdem ist das Maschinensystem 10 mittels des Getriebes 4 mit dem Propeller 6 verbunden. Das Maschinensystem 10 weist in diesem bekannten Antriebssystem einen Wellengenerator 12, einen Stromzwischenkreis-Umrichter 14 und eine Erregereinrichtung 16 auf. Der Wellengenerator 12 ist ständerseitig mittels des Stromzwischenkreis-Umrichters 14 mit einem Bordnetz 18 elektrisch leitend verbindbar. Die Erregereinrichtung 16, die beispielsweise einen Erregerstromrichter mit Anpasstransformator aufweist, ist mit der Erregerwicklung des Wellengenerators 12 elektrisch leitend verbunden. Der Läufer dieses Wellengenerators 12 ist mit dem Getriebe 4 verbunden. Als Wellengenerator 12 ist eine fremderregte Synchronmaschine vorgesehen, die überwiegend als Generator betrieben wird. Der Stromzwischenkreis-Umrichter 14, der generatorseitig einen Gleichrichter und bordnetzseitig einen Wechselrichter aufweist, entkoppelt das Bordnetz 18 frequenzmäßig vom Wellengenerator 12. Der Gleichrichter und der Wechselrichter des Stromzwischenkreis-Umrichters 14 sind gleichstromseitig mittels eines Gleichstromzwischenkreises miteinander verbunden. Dieser Gleichstromzwischenkreis wird mittels einer Drossel gebildet, die erforderlich ist, um Umrichterströme im Störungs- und Kurzschlussfall begrenzen zu können. Dieser Gleichstromzwischenkreis-Umrichter 14 ist bordnetzseitig mit einer Netzdrossel zur Kurzschlussstrom- und Oberschwingungsbegrenzung versehen. Da am Bordnetz 18 auch Verbraucher angeschlossen sind, die einen Blindstrom benötigen, weist das Maschinensystem 10 zusätzlich einen Blindleistungsgenerator mit angebautem Anwurfmotor auf, der aus Übersichtlichkeitsgründen nicht näher dargestellt ist. In der oben genannten Veröffentlichung wird das skizzierte Maschinenmodell 10 als Wellengeneratorsystem bezeichnet. Mit dem Wellengenerator dieses Wellengeneratorsystems, der mittels des Getriebes 4 vom Hauptdiesel 2 angetrieben wird, wird auf einem Wasserfahrzeug preiswert elektrische Energie erzeugt.A generic drive system for watercraft is known from the publication "WGA 23 - a modern wave generator system" by Rolf Büschen, reprinted in the DE magazine "HANSA", 120th year, number 13, 1983, Issue July, pages 1203-1207, and for a more detailed explanation in the 1 shown schematically. This known drive system has a diesel engine 2 , a gearbox 4 , a propeller 6 , at least one diesel generator set 8th and a machine system 10 on. The diesel engine 2 , which is also referred to as the main diesel, is by means of the transmission 4 with the propeller 6 connected to the vessel. In addition, the machine system 10 by means of the gearbox 4 with the propeller 6 connected. The machine system 10 has a wave generator in this known drive system 12 , a power source inverter 14 and an exciter device 16 on. The wave generator 12 is on the stator side by means of the current source inverter 14 with a wiring system 18 electrically conductive connectable. The exciter device 16 , which has, for example, an excitation converter with matching transformer, is connected to the exciter winding of the wave generator 12 electrically connected. The runner of this wave generator 12 is with the gearbox 4 connected. As a wave generator 12 a separately excited synchronous machine is provided, which is mainly operated as a generator. The power link converter 14 , the generator side has a rectifier and on-board an inverter, decouples the electrical system 18 in frequency from the wave generator 12 , The rectifier and inverter of the power source inverter 14 are connected to each other on the DC side by means of a DC intermediate circuit. This DC intermediate circuit is formed by means of a choke, which is necessary in order to limit converter currents in the event of a fault and short circuit. This DC link converter 14 is provided on the power supply side with a mains choke for short-circuit current and harmonic limitation. As on the electrical system 18 Also consumers are connected, which require a reactive current, the machine system 10 In addition, a reactive power generator with attached launch motor, which is not shown in detail for reasons of clarity. In the above publication, the outlined machine model 10 referred to as a wave generator system. With the wave generator of this wave generator system, by means of the transmission 4 from the main diesel 2 is powered on a watercraft inexpensive electrical energy is generated.

Da sowohl der Gleichrichter als auch der Wechselrichter des Stromzwischenkreis-Umrichters 14 mit Thyristoren ausgerüstet ist, kann dieser Stromzwischenkreis-Umrichter 14 auch Leistung in umgekehrter Richtung, d.h. vom Bordnetz 18 zum Wellengenerator 12 übertragen. In diesem Fall arbeitet der Wellengenerator 12 als Motor und kann z.B. als Schiffsnotantrieb verwendet werden. Bei diesem Betrieb ist der Hauptdiesel 2 abgeschaltet. Die Energie zum Betrieb des Wellengenerators 12 als Motor liefern Dieselgeneratoraggregate 8, die jeweils einen Dieselmotor 20, auch Hilfsdiesel genannt, und einen Stromgenerator 22 aufweisen. Dieser Betrieb wird auch allgemein als Power Take In (PTI) bezeichnet. Wird der Wellengenerator 12 als Generator betrieben, d.h., es wird elektrische Energie für das Bordnetz 18 erzeugt, so wird dieser Betriebszustand auch als Power Take Off (PTO) bezeichnet.Because both the rectifier and the inverter of the power source inverter 14 equipped with thyristors, this current source inverter 14 also power in the opposite direction, ie from the electrical system 18 to the wave generator 12 transfer. In this case, the wave generator works 12 as an engine and can be used eg as a ship emergency drive. In this operation is the main diesel 2 off. The energy to operate the wave generator 12 Diesel generator sets deliver the engine 8th , each a diesel engine 20 , also called auxiliary diesel, and a power generator 22 exhibit. This operation is also commonly referred to as Power Take In (PTI). Will the wave generator 12 operated as a generator, ie, it becomes electrical energy for the electrical system 18 generated, this operating state is also referred to as Power Take Off (PTO).

Damit der Hauptdiesel 2 ökonomisch betrieben werden kann, wird dieser bei einer konstanten, beispielsweise Nenndrehzahl, betrieben. Damit die Geschwindigkeit des Wasserfahrzeugs gesteuert werden kann, weist der Propeller 6 Propellerblätter 24 auf, die in ihrer Steigung verstellbar sind.So the main diesel 2 can be operated economically, this is operated at a constant, for example rated speed. So that the speed of the watercraft can be controlled, the propeller points 6 propeller blades 24 on, which are adjustable in their pitch.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das bekannte Antriebssystem für ein Wasserfahrzeug derart weiterzubilden, dass dieses einfacher wird.Of the The invention is based on the object, the known drive system for a Develop watercraft such that this is easier.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 gelöst.These Task is according to the invention with the Characteristic feature of claim 1 solved.

Dadurch, dass an Stelle eines Wellengeneratorsystems eine Drehstrommaschine mit einem rückspeisefähigen Spannungszwischenkreis-Umrichter als Maschinensystem verwendet wird, wird die Erregereinrichtung, bestehend aus Erregerstromrichter mit Anpasstransformator, eingespart. Da an Stelle eines Stromzwischenkreis-Umrichters im Wellengeneratorsystem ein rückspeisefähiger Spannungszwischenkreis-Umrichter im erfindungsgemäßen Maschinensystem verwendet wird, wird das Bordnetz nicht nur frequenzmäßig vom Generator entkoppelt, sondern auch spannungsmäßig. Durch die Verwendung des rückspeisefähigen Spannungszwischenkreis-Umrichters kann auch bei variabler Drehzahl des Hauptdiesels synchron zum bestehenden Bordnetz Energie in dieses Bordnetz eingespeist werden. Da der Spannungszwischenkreis-Umrichter rückspeisefähig ausgebildet ist, kann dem Bordnetz entsprechend den Bedürfnissen der angeschlossenen Verbraucher eine entsprechende Blindleistung (induktiv oder kapazitiv) bereitgestellt werden. Dadurch wird ein Blindleistungsgenerator mit angebautem Anwurfmotor ebenfalls eingespart.Thereby, that instead of a wave generator system, a three-phase machine with a regenerative voltage source inverter is used as a machine system, the exciter device, consisting of exciter converter with matching transformer, saved. Because instead of a current source inverter in the wave generator system a regenerative voltage source inverter in the machine system according to the invention is used, the electrical system is not only frequency of Generator decoupled, but also voltage. By using the regenerative voltage source inverter can synchronously with the existing variable speed of the main diesel On-board electrical energy can be fed into this electrical system. Because the voltage source inverter regenerative trained is, can the electrical system according to the needs of the connected consumers a corresponding reactive power (inductive or capacitive) is provided become. This is a reactive power generator with attached Start-up engine also saved.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Antriebssystems besteht darin, dass die Asynchronmaschine oder eine permanenterregte Synchronmaschine, die vorteilhafterweise als Drehstrommaschine verwendet werden, gegenüber einer fremderregten Synchronmaschine robuster und wartungsärmer ist. Dadurch kann das Wasserfahrzeug länger im Einsatz bleiben, wodurch die Wirtschaftlichkeit eines derartigen Wasserfahrzeugs steigt.Another advantage of the invention Drive system is that the asynchronous machine or a permanent-magnet synchronous machine, which are advantageously used as a three-phase machine, compared to a foreign-excited synchronous machine is more robust and low maintenance. This allows the vessel to remain in service longer, increasing the economics of such a vessel.

Vorteilhafte Ausführungsformen des Antriebssystems für ein Wasserfahrzeug sind den Unteransprüchen 4 bis 10 zu entnehmen.advantageous embodiments of the drive system for a watercraft are described in the dependent claims 4 to 10.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebssystems für ein Wasserfahrzeug schematisch veranschaulicht ist.to further explanation The invention is with reference to the drawing, in which an embodiment the drive system according to the invention for a Watercraft is illustrated schematically.

1 zeigt ein bekanntes Antriebssystem für ein Wassserfahrzeug, in der 1 shows a known drive system for a water vehicle, in the

2 ist eine Ausführungsform eines Antriebssystems für ein Wasserfahrzeug nach der Erfindung dargestellt und die 2 an embodiment of a propulsion system for a watercraft according to the invention is shown and the

3 zeigt ein Prinzipschaltbild eines rückspeisefähigen Spannungszwischenkreis-Umrichters des Antriebssystems nach 2. 3 shows a schematic diagram of a regenerative voltage source inverter of the drive system after 2 ,

Das Antriebssystem nach der Erfindung, schematisch in der 2 dargestellt, unterscheidet sich vom bekannten Antriebssystem nach 1 dadurch, dass das Maschinensystem 10 nun nur noch eine Drehstrommaschine 26, beispielsweise eine Asynchronmaschine oder eine permanenterregte Synchronmaschine, und einen rückspeisefähigen Spannungszwischenkreis-Umrichter 28 aufweist. Ein Prinzipschaltbild dieses rückspeisefähigen Spannungszwischenkreis-Umrichters 28 ist in der 3 näher dargestellt. Der rückspeisefähige Spannungszwischenkreis-Umrichter 28 ist derart mit der Asynchronmaschine 26 oder permanenterregten Synchronmaschine 26 und dem Bordnetz 18 verknüpft, dass sein netzseitiger Stromrichter 30 mittels eines Schützes 32 mit dem Bordnetz 18 verbindbar ist und dass sein lastseitiger Stromrichter 34 mit Anschlussklemmen dieser Asynchronmaschine 26 oder permanenterregten Synchronmaschine 26 verbunden ist.The drive system according to the invention, schematically in the 2 shown, differs from the known drive system 1 in that the machine system 10 now only a three-phase machine 26 , For example, an asynchronous machine or a permanent-magnet synchronous machine, and a regenerative voltage source inverter 28 having. A schematic diagram of this regenerative voltage source inverter 28 is in the 3 shown in more detail. The regenerative voltage source converter 28 is so with the asynchronous machine 26 or permanent magnet synchronous machine 26 and the electrical system 18 linked that his mains side power converter 30 by means of a contactor 32 with the electrical system 18 is connectable and that its load-side converter 34 with terminals of this asynchronous machine 26 or permanent magnet synchronous machine 26 connected is.

Gemäß dem Prinzipschaltbild der 3 sind der netzseitige Stromrichter 30 und der lastseitige Stromrichter 34 gleichspannungsseitig mittels eines Gleichspannungszwischenkreises 36, gebildet aus wenigstens einem Elektrolytkondensator 38, miteinander elektrisch leitend verbunden. Wechselspannungsseitig weist der netzseitige Stromrichter 30 ein Netzfilter 40 auf, das einen Filterkondensator 42 und zwei Filterdrosseln 44 und 46 aufweist. Der netzseitige Stromrichter 30 mit der eingangsseitigen Drossel 44 wird in der Stromrichtertechnik auch als Active Front End (AFE) bezeichnet. Gemäß diesem Prinzipschaltbild des rückspeisefähigen Spannungszwischenkreis-Umrichters 28 sind als Stromrichterventile des netzseitigen Stromrichters 30 und des lastseitigen Stromrichters 34 jeweils Insulated-Gate-Bipolar-Transistoren, so genannte IGBTs, vorgesehen. Es können natürlich auch jeder andere abschaltbare Halbleiterschalter jeweils als Stromrichterventil dieser beiden Stromrichter 30 und 34 verwendet werden. Ein selbstgeführter, gepulster Ein-/Rückspeisestromrichter in IGBT-Technik im Zusammenhang mit dem Netzfilter 40 weist eine vernachlässigbare Netzrückwirkung auf und ermöglicht eine Blindleistungskompensation. Ein Umrichtergerät mit diesem Prinzipschaltbild ist im Handel als Umrichter-Schrankgerät (Siemens-Katalog D 21.3, Mai 2004, mit dem Titel "SINAMICS S150 – Umrichter-Schrankgeräte 75 kW bis 1200 kW") erhältlich.According to the schematic diagram of 3 are the network-side converter 30 and the load-side converter 34 DC side by means of a DC intermediate circuit 36 formed of at least one electrolytic capacitor 38 , electrically connected to each other. On the AC side, the line-side converter indicates 30 a line filter 40 on, that's a filter capacitor 42 and two filter chokes 44 and 46 having. The mains side converter 30 with the input-side throttle 44 is also referred to as Active Front End (AFE) in power converter technology. According to this block diagram of the regenerative voltage source inverter 28 are as converter valves of the line-side converter 30 and the load-side converter 34 each insulated gate bipolar transistors, called IGBTs, provided. Of course, any other turn-off semiconductor switch can each be used as a converter valve of these two power converters 30 and 34 be used. A self-commutated, pulsed IGBT input / regenerative power converter in connection with the line filter 40 has negligible network feedback and enables reactive power compensation. A converter with this block diagram is commercially available as a converter cabinet unit (Siemens Catalog D 21.3, May 2004, titled "SINAMICS S150 - Converter Cabinet Units 75 kW to 1200 kW").

Im Betriebszustand Power Take Off (PTO) wird bei diesem erfindungsgemäßen Antriebssystem der Hauptdiesel 2 bei Nenndrehzahl und Nennleistung betrieben und treibt mittels des Getriebes 4 den Propeller 6 des Wasserfahrzeugs an. Da die Drehstrommaschine 26 läuferseitig mit dem Getriebe 4 verknüpft ist, wird diese Drehstrommaschine 26, die eine Asynchronmaschine oder eine permanenterregte Synchronmaschine sein kann, generatorisch betrieben. Dadurch wird elektrische Energie über den rückspeisefähigen Spannungszwischenkreis-Umrichter 28 an das Bordnetz 18 geliefert, wobei die Stromgeneratoren 22 der Dieselgeneratoraggregate 8 nicht jeweils von einem angeschlossenen Dieselmotor 20 angetrieben werden (Inselbetrieb). Da die Drehstrommaschine 26, die im Betriebszustand PTO generatorisch betrieben wird, durch den Spannungszwischenkreis-Umrichter 28 vom Bordnetz 18 entkoppelt ist, kann die erzeugte elektrische Energie synchron in das Bordnetz eingespeist werden. Das heißt, diese synchrone Einspeisung ins Bordnetz 18 erfolgt auch bei variabler Drehzahl des Hauptdiesels 2. Da als Umrichter des Maschinensystems 10 ein rückspeisefähiger Spannungszwischenkreis-Umrichter 28 vorgesehen ist, kann dem Bordnetz 18 auch induktive oder kapazitive Blindleistung bereitgestellt werden.In the operating state Power Take Off (PTO) is the main diesel in this drive system according to the invention 2 operated at rated speed and rated power and drives by means of the gearbox 4 the propeller 6 of the watercraft. As the three-phase machine 26 on the rotor side with the gearbox 4 is linked, this three-phase machine 26 , which may be an asynchronous machine or a permanent-magnet synchronous machine, operated as a generator. This generates electrical energy via the regenerative voltage source inverter 28 to the electrical system 18 delivered, with the power generators 22 the diesel generator sets 8th not each from a connected diesel engine 20 be driven (island operation). As the three-phase machine 26 , which is operated as a generator in the operating state PTO, by the voltage source inverter 28 from the electrical system 18 is decoupled, the generated electrical energy can be fed synchronously into the electrical system. That is, this synchronous feed into the electrical system 18 also takes place at variable speed of the main diesel 2 , As a converter of the machine system 10 a regenerative voltage source inverter 28 is provided, the electrical system 18 also be provided inductive or capacitive reactive power.

Im Betriebszustand Power Take In (PTI) dieses Antriebssystems für ein Wasserfahrzeug ist der Hauptdiesel 2 entweder wegen langsamer Fahrt oder durch Ausfall nicht in Betrieb. Dieser Hauptdiesel 2 kann in diesem Betriebszustand mittels einer Kupplung 48 vom Getriebe 4 mit dem Propeller 6 freigeschaltet werden. Diese Kupplung 48 kann auch im Getriebe 4 integriert sein. Die Drehstrommaschine 26 wird nun motorisch betrieben, wobei mittels des Spannungszwischenkreis-Umrichters 28 die Drehstrommaschine 26 aus dem Bordnetz 18 mit elektrischer Energie versorgt wird. Diese Energie wird von wenigstens einem Dieselgeneratoraggregat 8 bereitgestellt. Im Gegensatz zum Hauptdiesel 2 werden beim Dieselaggregat 8 schnell laufende Dieselmotoren 20 verwendet, die ein wesentlich günstigeres Leistungsgewicht als der langsam laufende Hauptdiesel 2 haben. Weist der Propeller 6 verstellbare Propellerblätter 24 auf, wird die Drehstrommaschine 26 bei konstanter Drehzahl motorisch betrieben. Bei nicht verstellbarem Propeller 6 wird die Geschwindigkeit des Wasserfahrzeugs mittels des Spannungszwischenkreis-Umrichters 28 variiert.In Power Take In (PTI) mode of operation of this propulsion system for a watercraft is the main diesel 2 either due to slow driving or due to failure not in operation. This main diesel 2 can in this operating condition by means of a clutch 48 from the gearbox 4 with the propeller 6 be unlocked. This clutch 48 can also in the transmission 4 be integrated. The three-phase machine 26 is now operated by a motor, by means of the voltage source inverter 28 the three-phase machine 26 from the electrical system 18 is supplied with electrical energy. This energy is from at least one diesel generator set 8th provided. In contrast to the main diesel 2 be with the diesel generator 8th fast running diesel engines 20 used, which is a much better power to weight than the slow-moving main diesel 2 to have. Indicates the propeller 6 adjustable propeller blades 24 on, becomes the three-phase machine 26 operated at constant speed by motor. With non-adjustable propeller 6 is the speed of the vessel by means of the voltage source inverter 28 varied.

Im Betriebszustand Booster wird zusätzlich zum betriebenen Hauptdiesel 2 Antriebsleistung mittels des Spannungszwischenkreis-Umrichters 28 mit nachgeschalteter Drehstrommaschine 26 aus dem Bordnetz 18 an den Propeller 6 des Wasserfahrzeugs geliefert. Diese zusätzliche Energie liefern die Dieselgeneratoraggregate 8. Durch diese zusätzliche Antriebsleistung kann entweder die Nenngeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs schneller erreicht werden, bei gleichzeitiger Entlastung des Hauptdiesels 2 und/oder eine erhöhte Nenngeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs erreicht werden.In operation booster is in addition to the main diesel operated 2 Drive power by means of the voltage source inverter 28 with downstream three-phase machine 26 from the electrical system 18 to the propeller 6 of the vessel. This additional energy is provided by the diesel generator sets 8th , This additional drive power either the rated speed of the vessel can be achieved faster, while relieving the main diesel 2 and / or an increased rated speed of the watercraft can be achieved.

Dieses erfindungsgemäße Antriebssystem für Wasserfahrzeuge weist gegenüber dem bekannten Antriebssystem gemäß 1 folgende Vorteile auf:

  • – Asynchronmaschinen bzw. permanenterregte Synchronmaschinen sind robuster und wartungsärmer als fremderregte Synchronmaschinen.
  • – Einfache Systemkonfiguration, da die erfindungsgemäße Lösung lediglich aus zwei Komponenten (Spannungszwischenkreis-Umrichter, Asynchronmaschine oder permanenterregte Synchronmaschine) und die bekannte Lösung aus drei Komponenten (Stromzwischenkreis-Umrichter, fremderregte Synchronmaschine, Erregereinrichtung) besteht.
  • – Die erfindungsgemäße Lösung kann bei variabler Drehzahl des Hauptdiesels betrieben werden, so dass die Drehzahl des Hauptdiesels bei einem Antrieb mit verstellbaren Propellerblättern eines Propellers nicht konstant gehalten werden muss, wodurch der Betriebszustand des Hauptdiesels hinsichtlich Kraftstoffverbrauch und Rußbildung optimiert werden kann, und so dass die Geschwindigkeit eines Wasserfahrzeugs bedarfsgerecht bei Antrieben mit nicht verstellbaren Propellerblättern eines Propellers variiert werden kann.
  • – Zusätzlicher Booster-Betrieb möglich, der eine höhere Betriebsgeschwindigkeit des Wasserfahrzeugs erlaubt, wodurch sich ein Zeitvorteil ergibt, und der ein schnelleres Erreichen der Betriebsgeschwindigkeit bei gleichzeitiger Entlastung des Hauptdiesels erlaubt, wodurch sich die Lebensdauer des Hauptdiesels erhöht und dessen Instandhaltungskosten sich verringern.
This drive system according to the invention for vessels has according to the known drive system according to 1 following advantages:
  • - Asynchronous machines or permanent-magnet synchronous machines are more robust and require less maintenance than externally-excited synchronous machines.
  • - Simple system configuration, since the solution according to the invention consists only of two components (voltage source inverter, asynchronous or permanent-magnet synchronous machine) and the known solution of three components (power source inverter, externally excited synchronous machine, exciter).
  • - The solution according to the invention can be operated at variable speed of the main diesel, so that the speed of the main diesel in a drive with adjustable propeller blades of a propeller must not be kept constant, whereby the operating condition of the main diesel fuel consumption and soot formation can be optimized, and so that The speed of a watercraft can be varied as needed for drives with non-adjustable propeller blades of a propeller.
  • - Additional booster operation possible, which allows a higher operating speed of the vessel, resulting in a time advantage, and allows a faster achievement of the operating speed while relieving the main diesel, thereby increasing the life of the main diesel and reduce its maintenance costs.

Folgende Betriebsarten sind möglich:The following Operating modes are possible:

PTI-Betrieb:PTI operation:

  • – Festpropeller: Die Drehzahlen des Dieselmotors 2 und des Booster-Antriebes sind variabel und damit die Geschwindigkeit vom Schiff.- Fixed propeller: The speeds of the diesel engine 2 and the booster drive are variable and thus the speed of the ship.
  • – Verstellbarer Propeller: Die Drehzahlen des Dieselmotors 2 und des Booster-Antriebes sind fest und die Geschwindigkeit vom Schiff wird durch Verstellung der Propellerblätter geregelt.- Adjustable propeller: The speeds of the diesel engine 2 and the booster drive are fixed and the speed of the ship is regulated by adjustment of the propeller blades.
  • – Verstellbarer Propeller in Booster-Betrieb ohne Dieselmotor 2: Durch die Verstellung der Drehzahl des Booster-Antriebes und die Verstellung der Propellerblätter kann ein optimaler Punkt der Propellereffizienz eingestellt werden.- Adjustable propeller in booster mode without diesel engine 2 By adjusting the speed of the booster drive and adjusting the propeller blades, an optimal point of propeller efficiency can be set.

PTO-Betrieb:PTO operation:

  • – Inselbetrieb: Die Dieselgeneratoren 20 der Dieselgeneratoraggregate 8 werden nicht betrieben, so dass die Stromgeneratoren 22 keine Energie in das Bordnetz 10 liefern, wodurch weitere Energie eingespart wird.- Island operation: the diesel generators 20 the diesel generator sets 8th are not operated, so the power generators 22 no energy in the electrical system 10 deliver, saving additional energy.
  • – Schleichgang: Der Dieselmotor 2 kann abgeschaltet werden und der Propeller 6 wird über die Booster-Funktion angetrieben. Der Dieselmotor 2 wird damit oberhalb der Boosterleistung betrieben, wodurch die Effizienz des Dieselmotors besser ist.- Slow speed: The diesel engine 2 can be turned off and the propeller 6 is powered by the booster function. The diesel engine 2 is thus operated above the booster power, whereby the efficiency of the diesel engine is better.

Dieses erfindungsgemäße Antriebssystem vereint zwei Antriebssysteme, nämlich das Wellengeneratorsystem und das Hybridantriebssystem, in einem.This Combined drive system according to the invention two drive systems, namely the wave generator system and the hybrid drive system, in one.

Claims (10)

Antriebssystem für ein Wasserfahrzeug mit einem Dieselmotor (2), einem Propeller (6), wenigstens einem Dieselgeneratoraggregat (8) und einem Maschinensystem (10), wobei der Dieselmotor (2) und das Maschinensystem (10) einerseits jeweils mittels des Getriebes (4) mit dem Propeller (6) verknüpft sind, und wobei das Dieselgeneratoraggregat (8) und das Maschinensystem (10) andererseits mit einem Bordnetz (18) verknüpft sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinensystem (10) eine Drehstrommaschine (26) und einen rückspeisefähigen Spannungszwischenkreis-Umrichter (28) aufweist, dessen netzseitiger Stromrichter mit dem Bordnetz (18) und dessen lastseitiger Stromrichter mit der Drehstrommaschine (26) verbunden sind.Drive system for a watercraft with a diesel engine ( 2 ), a propeller ( 6 ), at least one diesel generator set ( 8th ) and a machine system ( 10 ), the diesel engine ( 2 ) and the machine system ( 10 ) on the one hand by means of the transmission ( 4 ) with the propeller ( 6 ) and wherein the diesel generator set ( 8th ) and the machine system ( 10 ) on the other hand with a vehicle electrical system ( 18 ), characterized in that the machine system ( 10 ) a three-phase machine ( 26 ) and a regenerative voltage source inverter ( 28 ) whose mains-side converter with the electrical system ( 18 ) and its load-side converter with the three-phase machine ( 26 ) are connected. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehstrommaschine (26) eine Asynchronmaschine vorgesehen ist.Drive system according to claim 1, characterized in that as a three-phase machine ( 26 ) one Asynchronous machine is provided. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Drehstrommaschine (26) eine permanenterregte Synchronmaschine vorgesehen ist.Drive system according to claim 1, characterized in that as a three-phase machine ( 26 ) is provided a permanent magnet synchronous machine. Antriebssystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als netzseitiger Stromrichter (30) des rückspeisefähigen Spannungszwischenkreis-Umrichters (28) ein selbstgeführter Pulsstromrichter mit einem netzseitigen Filter (40) vorgesehen ist.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that as a network-side converter ( 30 ) of the regenerative voltage source inverter ( 28 ) a self-commutated pulse-controlled converter with a network-side filter ( 40 ) is provided. Antriebssystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als lastseitiger Stromrichter (34) des rückspeisefähigen Spannungszwischenkreis-Umrichters (28) ein selbstgeführter Pulsstromrichter vorgesehen ist.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that as a load-side converter ( 34 ) of the regenerative voltage source inverter ( 28 ) a self-commutated pulse-controlled converter is provided. Antriebssystem nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Stromrichterventile des selbstge führten Pulsstromrichters Insulated-Gate-Bipolar-Transistoren vorgesehen sind.Drive system according to one of claims 4 and 5, characterized in that as a converter valves of the selbstge led pulse converter Insulated gate bipolar transistors are provided. Antriebssystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dieselgeneratoraggregat (8) einen Dieselmotor (2) und einen Stromgenerator (22) aufweist.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the diesel generator set ( 8th ) a diesel engine ( 2 ) and a power generator ( 22 ) having. Antriebssystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dieselgeneratoraggregat (8) zuschaltbar ist.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the diesel generator set ( 8th ) is switchable. Antriebssystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Propellerblätter (24) des Propellers (6) in ihrer Steigung verstellbar sind.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that the propeller blades ( 24 ) of the propeller ( 6 ) are adjustable in their pitch. Antriebssystem nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Dieselmotor (2) und Getriebe (4) eine Kupplung (48) angeordnet ist.Drive system according to one of the preceding claims, characterized in that between diesel engine ( 2 ) and gearboxes ( 4 ) a coupling ( 48 ) is arranged.
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