DE1763167A1 - Eianichtung zur Frequenzregelung von Schiffsbordnetzen - Google Patents

Description

Einrichtung ;:ur Frequenzregelung von Schi ffabordne iz

Zur wirtschaftlichen Stromversorgung von Schiffabordne tzen haben ai;:h aogenannte 7/e llengeneratoranlagen eingeführt, bei denen die orfoi'ier'L io'he elektrische Leistung vorwiegend von einen» mit .ior Schraubenwelle gekuppelten Synchrongenerator bereitgoüιίi1t wird. "ur Spannuiigühal tun;- des bordueti'.ea werden uuiJerdoa; :iiu;h lilind-Leiutungamaachinen vorgesehen. Da die Pre luoriz uhj iv'e 1 :.t.tigener it.ori liii t ier 'Drehzahl der L'.chi f foachraubonwel ι ο B-h.vaikL, bedarf

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es vor Einspeisung ier von Wellengenerator gelieferten Energie in das Bordnetz noch einer Prequenzuraformung, wa.<: durch einen aus Gleich- und Wechselriihter bestehenden Umrichter erfolgen kann.

Man will nun hierbei, die far den Wechselrichter erforderliche ui ι ei von den spannungahal tenden Bordnetageneratoren z\ liefernde Blindleistung möglichst gering halten. Dies erfordert eine maximale Aussteuerung des Wechselrichters bis an ^oine Trittgrenze. Andererseits soll auch die I!ögl Lchke i t geschaffen werden ι daß bei Absinken der Wellengenera to rjpannurig infolge nicht vermeidbarer und unvorhersehbarer Drehzahl Verminderungen der Schiffsschraubenwelle noch eine Einspeisung in dna bordnetz erfolgt. PUr diese PUlIe müßte die maximale Wecnseirienter-, aussteuerung entsprechend zurückgenommen werden».

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Wellengenera türanlage iai Normal fall optimal, d.n. . c*i c günstigem Leistungsfaktor au betreiben und bei Störungen se L battätig die We L tere inspeisung des Wellengenerators' in das Bordnetz sicherzustellen. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur,.. .,·,,, Frequenzregelung von Schlffebordnetzen mit mehreren Synchrongeneratoren, von denen mindestens einer mechanisch mit der Snhiffaschraubenwelle gekuppelt i3t (WeIlengenerator) und über einen Oleichrichter urtd einem diesen nachgeordneten Wechselrichter in das Bordnetz, einspeist. Diese Einrichtung ist dadurch gekenn-

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zeichnet, duB :m Erreger- und Ausgangskreis des Weilengenerators steuerbare Etromriehteretellglieder angeordnet sind, die von zwei gemeinsam den: Frequenzregler unterlagerten Generatorstromreglern über Steuersätze beeinilui3t werden, wobei der Sollwert (Istwert) des dem Wechselrichter zugeordneten Generatorstromreglers gegenüber dem des -it'uj Erregerkreis zugeordneten Stromrer.lers verringert (erhöht) ist.

Von den zwei tze-.mv insam dem Frequenzregler unterlagerten Generators tromreglern iat also stets nur einer zur Prequennstützung im Eingriff; im Äormalbetrieb der dem Erregerkreis zugeordnete, welcher im »>töru:i_f-si"al 1 selbsttätig von dem anderen abgelöst w i rd.

Vorteilhaft ;* ' es gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, wenn die Stromregier 'integralverhalten aufweisen. Auf diese Weise wird e: -herrcytei]t, daß der jeweils nicht im Eingriff befindliche Str«u*rt-:*r] er 'auch bei einen. Kleine:. H: 1 iwertbr,w. IstwerLui.tersehied sich stets mit Sicherheit an seinem Anschlag befindet.

Der erwähnte Sollwert- bsw. Istwertunterschied kann in einfacher Weise mittels einer konstanten Zusatzeinspeisung im Eingangskreis eines der beiden Hegler erreicht werden. Er kann aber i:. einer anderen Aus führung3form der Erfindung unter Vermeidung einer besonderen Spjuni.unr π quelle auch so realisiert werden, daß der Sollwert bzw. Isstwcrr dem einen Stromregler über eine Schwellvertdiode,

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dem anderen Stromregler dagegen unmittelbar zugeführt ist. Die Soll- bzw. Istwerte der beiden Stromregler unterscheiden sich dann um den Diodenschwellwert.

Die Erfindung sei nachstehend anhand des in der Figur niedergelegten Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht.

Mit der Welle der Schiffsschraube 1 ist über ein Getriebe 2 und die Schiffsdieselmaschine 3 mechanisch gekuppelt der Wellengenerator 4, welcher über einen Umrichter 5 und gegebenenfalls über einen Transformator 6 in ein Schiffsbordnetz 7 einspeist, an dem nicht näher bezeichnete Verbraucher angeschlossen sind. Zur Spannungshaltung ist eine Blindleistungsmaschine 8 vorgesehen. Aus dem Bordnetz 7 wird über einen Transformator 10 sowie ein steuerbares Stromrichterstellglied 11 die Erregung des Wellengenerators 4.^,geliefert. Zur Konstanthaltung der Bordnetzfrequenz ist ein Frequenzregler 12 vorgesehen, dessem Eingangskreis ein konstanter Frequenzsollwert f* sowie über ein Frequenzmeßglied eine der Bordnetzfrequenz proportionale Größe als Istwert zugeführt ist. Die Ausgangsgröße des Frequenzreglers 12 beaufschlagt als Sollwert I* gleichzeitig die Eingänge zweier mit 14 und 15 bezeichneten, dem Frequenzregler 12 unterlagerten Generatorstromregler. Zusätzlich wird im Eingangskreis des üeneratorstromreglers 14 eine Zusatzeinspeisung I„ in einem den Sollwert I* vermindernden Sinne vorgesehen. Auf die Istwerteingänge dieser beiden Regler wirkt

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derselbe Istwert I, welcher einem Stromwandler' 16 entnommen wird. Die Ausgangsgröße des Stromreglers 14 beeinflußt über einen Steuersatz 17 den Steuerwinkel eines innerhalb der Umrichteranordnung 5 befindliehen Wechselrichters 18, während die Ausgangsgröße des Stromregler 15 über den Steuersatz 19 das im Erregerkreis des Wellengenerators 4 angeordnete Strom.-richterstellglied 11 beeinflußt.

Die Wirkungsweise der sich gegenseitig selbsttätig ablösenden · Stromregler 14 und 15 ist folgende: Im normalen Drehzahlbereich der Schiffsdieselmaschine 3 vergrößert der Generatorstromregler 15 über das Stromrichterstellglied 11 die Generatorspannung das Wellengenerators 4 solange, bis der von dem Frequenzregler 12 geforderte, zur Aufrechterhaltung der Sollfrequenz f* erforderliche Stromsollwert" I* von dem Stromistwert I erreicht ist. Bei diesem Betriebszustand wird durch die konstante Zu,atzeinspeisung I ,

welche dem anderen Generatorstromregler H insgesamt einen kleineren Sollwert vorschreibt, eine solche Regelabweichung vorgetäuscht, wie sie vorliegen würde, wenn der Istwert den Sollwert überwiegt. Da der Stromregler 14, wie allgemein jeder Regler auf eine Verminderung der Regelabweichung hinarbeitet, , wird er über den Steuersatz 17 einen derartigen Einfluß auf die Wechselrichtergegenspannung ausüben, daß diese erhöht wird mit dem Ziel, den Generatorstrom, d.h. den Stromistwert, zu vermindern. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung der Erregerspannung und damit zu einer Erhöhung der Wellengeneratorspannung. Dieses Spiel setzt aich solange fort, bis der Wechselrichter 18 an seiner

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maximalen Wechselrichteraus8teuerungsgrenze₍ (Trittgrenze) angelangt ist. Damit ist der Stromrichter 14 außer Eingriff und die Einspeisung über den Umrichterkreis findet bei minimalem Blindleistungbedarf statt. Durch geeignet und an sich übliche Be- _;5 grenzungsmaßnahmen wird man dafür Sorge tragen, daß der Wechselrichter 18 nie seine Trittgrenze überschreitet.

Bei verminderter Drehzahl der Schiffsdieselmaschine 3 wird auch die Spannung des Wellengenerators 14 absinken. Bei voll ausgesteuertem Wechselrichter 18 ist damit auch ein Absinken des Generate οrstranra verixmden, lern der Generatorstromregler 15 solange entgegenzuarbeiten versucht, bis auch er an seiner Aussteuergrenze ange- langt idt. Kann dadurch ein weiteres Absinken des Generatorstromes nicht aufgehalten werden, so tritt der Moment ein, wo T T* - I wird und aufgrund dieser Polarität der Regelabweichung der Stromregler 14 in Eingriff gelangt und sich die Aussteuerung des Wechselrichters 18 unter Verminderung seiner Gegenspannung in Richtung auf den Gleichrichterbetrieb bewegt. Auf diese Weise kann trotz sinkender Wellengeneratorspannung ein zur Stützung der Frequenz des Bordnetzes 7 erforderlicher Strom bereitgestellt werden.

Anstatt den Sollwert des Stromreglers 14 gegenüber dem des Stromreglers 15 mittels der Zus.atzeinspeisung 1 zu verringern, kann im Sollwertkreis des Stromreglers 14 eine Schwellwertdiode eingefügt werden, wodurch sich dessen wirksamer Sollwert gegenüber dem des Stromreglers 15 um einen der konstanten Diodenschwell-

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spannung entsprechenden Wert vermindert. An dieser Stelle kann auch eine Zenerdiode verwendet werden, wobei dann für den Sollwertunterschied der beiden Regler die Zenerspannung maßgebend ist.

Analog zur Sollwertverminderung des einen Reglers ist dessen Istwerterhöhung oder die Istwertverminderung des anderen. Im Ausführungsbeiopiel ist die letzte Variante angedeutet. Hierfür wird mater Verzicht auf die Zusatzeinspeisung I die Schaltbrücke ' ^¹O in ihre waagrechte, gestrichelt vermerkte Stellung gebracht, wodurch in den Istwertkreis des Generatorstroiareglers einen den dort wirksamen Istwert I vermindernde Schwellwertdiode 21 eingefügt ist. Im übrigen ergibt sich auch bei dieser Variante die zuvor beschriebene Wirkungsweise.

4. Patentansprüche

1 Figur

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   rlTyEinrichtung zur Frequenzregelung von Schiffsbordnetzen mit mehreren Synchrongeneratoren, von denen mindestens einer mechanisch mit der Schiffsschraubenwelle gekuppelt ist (Wellengenerator) und über einen Gleichrichter und einem diesen nachgeschalteten Wechselrichter in das Bordnetz einspeist, dadurch gekennzeichnet, daß im Erreger- und Ausgangskreis des Wellengenerator steuerbare Strorarichterstellglieder angeordnet sind, die von zwei gemeinsam dem Frequenzregler unterlagerten Generatorstromreglern über Steuersätze beeinflußt werden, wobei der Sollwert (Istwert) des dem Wechselrichter zugeordneten Generatorstromreglers gegenüber dem des dem Erregerkreis zugeordneten Stromreglers verringert (erhöht) ist.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromregler Integralverhalten aufweisen.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem der Stromregler eine konstante Zusatzeinspeisung vorgesehen ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

   der Sollwert bzw. der Istwert dem einen Stromregler über eine

   ·> Schwellwertdiode, dem anderen Stromregler unmittelbar zugeführt

   ist.

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