DE1763167B2

DE1763167B2 - Einrichtung zur Frequenzregelung von Schiffsbordnetzen

Info

Publication number: DE1763167B2
Application number: DE1763167A
Authority: DE
Inventors: Karlheinz Dipl.-Ing. Bayer; Hermann Dipl.-Ing. Waldmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-04-13
Filing date: 1968-04-13
Publication date: 1975-11-13
Also published as: FR2006196A1; US3555401A; JPS5119121B1; NL6904077A; NO127840B; YU32720B; YU89369A; SE354160B; GB1238249A; DE1763167A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Frequenzregelung von Sehiffsbordnetzen mit mehreren Synchrongeneratoren, von denen wenigstens einer als Wellengenerator mit der Schiffsschraubenwelle gekoppelt ist und über einen Gleichrichter mit einem nachgeschalteten steuerbaren Wechselrichter in das Bordnetz einspeist und dessen Erregerkreis von einem steuerbaren Stromrichterstellglied gespeist ist, bei der ein Frequenzregler sowohl den steuerbaren Wechselrichter als auch das steuerbare Stromrichterstellglied beeinflußt.

Einrichtungen dieser Art sind aus der Veröffentlichung »Hansa«, Schiffahrt - Schiffbau - Hafen 104. Jahrgang (1967) Nr. 13, Seiten 194 bekannt.

Zum optimalen Betrieb einer derartigen Einrichtung würde gehören, daß die für den Wechselrichter erforderliche und von den spannungshaltenden Bordnetzgeneratoren zu liefernde Blindleistung möglichst gering gehalten wird, was eine maximale Aussteuerung des Wechselrichters bis an seine Trittgrenze erfordern würde. Andererseits soll auch die Möglichkeit geschaffen werden, daß beim Absinken der Wellengeneratorspannung infolge nicht vermeidbarer und unvorhersehbarer Drehzahlverminderungen der Schiffsschraubenwelle noch eine Einspeisung in das Bordnetz erfolgen kann. Für diese Fälle müßte die Wechselrichteraussteuerung entsprechend zurückgenommen werden, was in der Siemens-Druckschrift »Drehstrom-Wellengeneratoranlage tür Hochseeschiffe'· Nr. 21083 TS 47 46725 (0065) vom April 1967 vorgeschlagen wurde.

Die vorliegende Erfindung stellt sich nun die AuI-

gäbe, auf einfachste Weise einen selbsttätiger, Übergang vom Normalbetriebszüstand mit maximaler Wechselrichteraussteuerung zum Störungsfall mit entsprechend reduzierter Wechselrichteraussteuerung und umgekehrt zu ermöglichen.

ίο Diese Aufgabe wird bei Einrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelost, daß dem Frequcnzregler ein den steuerbaren Wechselrichter beeinflussender Generatorstromregler und ein das steuerbare Stromrirhterstellglied beeinflussender

»5 Erregerslromregler unterlagen ist, wobei der Sollwert (bzw. Istwert) des Generatorstromreglers gegenüber dem Sollwert (bzw. Istwert) des Erregerstromreglers verringert (bzw. erhöht) ist.

Von den zwei dem Frequenzregler gemeinsam unterlagerten Stromreglern ist also stets nur einer zur Frequenzstützung im Eingriff; im Normalbetrieb arbeitet der Erregerstromregler, der im Störungsfall selbsttätig vom Generatorstromregler abgelöst wird. Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteillu't. wenn die beiden Stromregler Integralverhaltcn aufweisen. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der jeweils nicht im Eingriff befindliche Stromregler auch bei einem kleinen Sollwert- bzw. Isiueriunterschied sich stets mit Sicherheit an seinem Anschlag befindet.

Der erwähnte Sollwert- bzw. Istwerlunterschied kann in einfacher Weise mittels einer konstanten Zusatzeinspeisung bei einem der beiden Stromregle;- erreicht werden. Man kann ihn aber auch gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung unter Vermeidung einer eigenen Spannungsquelle auch so realisieren, daß der Sollwert bzw. der Istwert dem einen der beiden Stromregler über eine Schwellwertdiodc. dem anderen Stromregler dagegen unmittelbar zugeführt ist. Die Soll- bzw. Istwerte der beiden Stromrcgler unterscheiden sich dann um den Diodenschwellwert.

Die Erfindung sei nachstehend an Hand des in der Figur niedergelegten Ausführungsbeispiels näher vcranschaulicht.

Mit der Welle der Schiffsschraube 1 ist über ein Getriebe 2 und die Schiffsdiesclmaschine 3 mechanisch gekuppelt der Wellengenerator 4, welcher über einen Umrichter 5 und gegebenenfalls über einen Transformator 6 in ein Schiffsbordnetz 7 eingespeist, 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 stcucrbares Stromrichterstellglied 11 die Erregung des Wellengenerators 4 geliefert. Zur Konstanthaltung der Bordnetzfrequenz ist ein Frequenzregler 12 vorgesehen, dessem Eingangskreis ein kostantcr Frequenzsollwert /* sowie über ein Frequenzmeßglied eine der Bordnetzfrequenz proportionale Größe als Istwert zugeführt ist. Die Ausgangsgröße des Frequenzreglers 12 beaufschlagt als Sollwert /* gleichzeitig die Eingänge zweier dem Frequenzregler 12 unterlagerter Regler, nämlich eines Generatorstromreglers 14 und eines Erregerstromreglers 15. Im Eingangskreis des Generatorstromreglers 14 ist eine Zusatzeinspeisung I₂ in einem den Sollwert /* vermindernden Sinne vorgesehen. Auf die Istwerteingänge dieser beiden Reg-

ier wirkt derselbe, einem Stromwandler 16 entnommene Istwert /. Die Ausgangsgröße des Generatr.rstrornreglers 14 beeinfluß, über einen Steuersatz 17 den Steuerwinkel eines innerhalb der Umrichteranordnung 5 befindlichen Wechselrichters 18. wahrend die Ausgangsgröße des Erregerstromreglers 35 über ilen Steuersat/ 19 das im Erregerkreis des Welleiiiieiierators 4 angeordnete Stromrichterstellglied II beeinflußt.

Die Wirkungsweise der sieh gegenseitig selbsttätig ablösenden Regler 14 und 15 ist folgende: Im normalen Drezahlbereich der Schiffsdieselmaschine 3 vergrößert der Erregerslromregler 15 über das Stromrichterstellglied II die Generatorspannung des Wellengenerators 4 mi lange, b<s der von dem Fre- ^uenzregler 12 geforderte, zur AufrechferbaJiung der Sollfrequenz f* erforderliche Stromsollwert /* von dem Stromistwert /erreicht ist. Hei diesem Betriebszustand wird durch die konstante Zusatzcinspeisunn Iy, welche dem Generatorstromregler 14 insgesamt einen kleineren Sollwert vorschreibt, eine solche Regelabweichung vorgetäuscht, wie sie vorliegen winde. wenn der Istwert den Sollwert überwiegen würde. D>. der Generatorstromregler 14, wie allgemein jeder Regler, auf eine Verminderung der Regelabweichung hinarbeitet, wird er über den Steuersatz 17 einen derartigen Einfluß auf die Wechselrichtcrgegenspannung ausüben, daß diese erhöht wird mit dem Ziel. i\^n Generatorstrom, d.h. den Stromistwert, zu \ermindjrn. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung der Erregerspanmmg und damit zu einer Erhöhung der W ellenge ncratorspannung. Dieses Spiel setzt sich so lange fort, bis tier Wechselrichter 18 an seiner maximalen Wechsel rieht era ussteuerungsgrenze (Trittgrenze) angelangt ist. Damit isider Generatorstromregler 14 außer Eingriff, und die Einspeisung über den Umrichterkreis findet bei minimalem Blindleislungsbedarf statt. Durch geeignete, an sich übliche Begrenzungsmaßnahmen wird man dafür Sorge tragen, daß der Wechselrichter 18 nie seine Trittgrenze überschreitet.

Bei verminderter Drehzahl der Sehiffsdiesclmaschine 3 wird auch die Spannung des Wellengenerators 4 absinken. Bei voll ausgesteuertem Wechselrichter 18 ist damit ;<uch ein Absinken des Generatorstroms verbunden, dem der Erregerstromregler 15 so lange entgegenzuarbeiten versucht, bis auch er an seiner Aussteuergren/e angelangt ist. Kann dadurch ein weiteres Absinken des Generatorstrom* nicht aufgehalten werden, so tritt der Moment ein.

ίο wo /= /* — /_ wird und auf Grund dieser Polarität der Regelabweichung der Generatorstromregler 14 in Eingriff gelangt und sich die Aussteuerung des Wechselrichters 18 unter Verminderung seiner Gegenspannung in Richtung auf den Gleichrichterhetrieb be-

'5 wegt. Auf diese Weise kann trotz sinkender WeJlengener.'itor-.pannung ein zur .Stützung der Frequenz des Bordnetzes 7 erforderlicher Strom bereitgestellt werden.

Anstatt den Sollwert des Generators!romreglers 14 gegenüber dem des Erregerstromreglers 15 mittels der Zusatzeinspeisuni: /. zu verringern, kann im Soliwertkreisdes Generatorstromreglcrs 14 eine Schwellwertdiode eingefügt werden, wodurch sich dessen wirksamer Sollwert gegenüber dem des lirregerstromreglers 15 um einen der konstanten Diodenschwcllspannung entsprechenden Wert vermindert. An dieser Stelle kann auch eine '/.enerdiodc verwendet werden, wobei dann für den Sollwertunterschied der beiden Reglei die Zenerspanming maßgebend ist.

Analoe zur Sollwertverminderung ties einen Reglers ist dessen Istwerterhöhung oder die istwertvei minderung des anderen. Im Ausführungsbeispiel ist die letzte Variante angedeutet. Hierfür wird unter Verzicht auf die Zusatzeinspeisung L die Schaltbrücke 20 in ihre waagerechte, gestrichelt vermerkte Stellung gebracht, wodurch in den Istwertkreis des Hrrcgerstromreglers einen den dort wirksamen Istwert / vermindernde Schwellwcrtdiode 21 eingefügt ist. Im übrigen ergibt sich auch bei dieser Variante die zuvor beschriebene Wirkungsweise.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Paicniansprüche:

1. Einrichtung zur Frequenzregdung von Sehiffsbordnetzen mit mehreren Synchrongeneratoren, von denen wenigstens einer als Wellengemerator mit der Schiffsschraubenwelle gekoppelt ist und über einen Gleichrichter mit einem nachgeschalteten steuerbaren Wechselrichter in das Bordnetz einspeist und dessen Erregerkreis von einem steuerbaren Stromrichterstellglied gespeist ist, bei der ein Frequenzregler sowohl den steuerbaren Wechselrichter als auch das steuerbare Stromrichterstellglied beeinflußt, dadurch gekennzeichnet, daß dem Frcquenzregler (12) ein den steuerbaren Wechselrichter (18) beeinflussender Generatorstromrcgler (14) und ein das steuerbare Stromrichterstellglied (11) beeinflussender Erregerstromreglcr (15) unterlagen ist, wobei der Sollwert (bzw. Istwert) des Generatorstromreglers gegenüber dem Sollwert (hzw. Istwert) des Erregerstromreglers verringert (b/.w. erhöht) ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Stromregler (14 bzw. 15) Integral verhalten aufweisen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem der beiden Stromregler (z.B. 14) eine konstante Zusatzeinspeisung (/_) vorgesehen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einem der beiden Stromrcgler (z.B. 15) der Sollwert (bzw. Istwert) über eine Schwellwertdiode (21), dem anderen Stromregler (14) unmittelbar zugeführt ist.