FI119136B - Sähkökäyttöjärjestelmä - Google Patents

Description

1191 3 tk \ \ .- Sähkökäyttöjärjestelmä

Keksinnön tausta

Keksintö liittyy itsenäisen patenttivaatimuksen mukaiseen, ruoripot-kurielementin kääntämiseen tarkoitettuun sähkökäyttöjärjestelmään.

5 Useita sähkökäyttöjä sisältäviä sähkökäyttöjärjestelmiä ohjataan ta vallisesti siten, että yksi sähkökäytöistä on isäntäyksikkö ('master') ja muut sähkökäytöt ovat seurainyksiköitä ('slave'), jotka pyrkivät seuraamaan isän-täyksikön toimintaa. Ongelmana tällaisessa tunnetussa sähkökäyttöjärjestel-mässä on se, että isäntäyksikön vaurioituminen voi pysäyttää koko sähkökäyt-10 töjärjestelmän. Tästä syystä kyseisen tyyppinen sähkökäyttöjärjestelmä ei sovellu käyttökohteisiin, joissa edellytetään hyvää luotettavuutta.

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on kehittää ruoripotkurielementin kääntämiseen sovitettu sähkökäyttöjäijestelmä, jossa minkään yksittäisen sähkökäytön 15 vikaantuminen, eikä edes useiden sähkökäyttöjen vikaantuminen pysäytä säh-kökäyttöjärjestelmän kunnossa olevien sähkökäyttöjen toimintaa. Keksinnön tavoite saavutetaan sähkökäyttöjärjestelmällä, jolle on tunnusomaista se, mitä sanotaan itsenäisessä patenttivaatimuksessa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.

·*,*·· 20 Keksintö perustuu siihen, että sähkökäyttöjärjestelmä käsittää ruori- ;V: potkurielementin positiosäätimenä toimivan ensimmäisen ulomman säätimen ·*·*; ja ensimmäisen nopeussäätimen lisäksi toisen ulomman säätimen ja toisen • · : nopeussäätimen, toisen ulomman säätimen ja toisen nopeussäätimen sisältä- vän kokonaisuuden ollessa kytketty redundanttisesti ensimmäisen ulomman • · · 25 säätimen ja ensimmäisen nopeussäätimen sisältävän kokonaisuuden kanssa.

* · *** Keksinnön mukaisen sähkökäyttöjärjestelmän etuna on se, että , , sähkökäytöt toimivat täysin toisistaan riippumattomasti, jolloin useammankaan • · * V·* sähkökäytön vikaantuminen ei vaikuta kunnossa olevien sähkökäyttöjen toi- mintaan.

«·» "Il 30 Keksinnön yksityiskohtainen selostus • · T* Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh- teydessä, viitaten kuvioon 1, joka esittää keksinnön erään suoritusmuodon *:**: mukaista sähkökäyttöjärjestelmää. Kuvion 1 sähkökäyttöjärjestelmä käsittää useita sähkökäyttöjä EDi - EDn sekä ohjausjärjestelmän, joka on sovitettu ky- 119136 2 seisten useiden sähkökäyttöjen ohjaamiseksi. Ohjausjärjestelmä käsittää ensimmäisen ohjausyksikön Clh ja toisen ohjausyksikön CU2, jotka on kytketty redundanttisesti.

Sähkökäytöt ED1 - EDn ovat keskenään identtisiä. Kukin sähkökäyt-5 tö käsittää taajuusmuuttajan FC ja taajuusmuuttajan syöttämän sähkömoottorin M. Kukin taajuusmuuttaja FC on varustettu momenttisäätimellä, joka on sovitettu säätämään vastaavan sähkömoottorin momenttia.

Ohjausyksiköt CU1 ja CU2 ovat keskenään identtisiä. Kumpikin ohjausyksikkö käsittää positiosäätimen ja nopeussäätimen. Ensimmäisen ohja-10 usyksikön CU1 positio sääti mesta käytetään kuviossa 1 merkintää pi, ja sen nopeussäätimestä käytetään merkintää n-ι. Toisen ohjausyksikön CU2 positio-säätimestä käytetään kuviossa 1 merkintää p2, ja sen nopeussäätimestä käytetään merkintää n2.

Ohjausjärjestelmä on takaisinkytketty ohjausjärjestelmä, joka kasit-15 tää suljetun ohjaussilmukan. Kullakin posltiosäätimellä on kaksi sisääntuloa, joista ensimmäiseen tuodaan asennon ohjearvosignaali SPlSp ja toiseen tuodaan asennon oloarvosignaali Sp,av- Positiosäädin muodostaa nopeusohjesig-naalin asennon ohjearvosignaalin Sp,sp ja asennon oloarvosignaalin SPiav avulla, ja syöttää nopeusohjesignaalin positiosäätimen ulostulon kautta nopeus-20 säätimen sisääntuloon. Nopeussäädin muodostaa ulostulomomenttisignaalin . , nopeusohjesignaalin avulla ja syöttää sen ulostuloonsa.

• I l *; “ Sähkökäyttöjärjestelmä käsittää ensimmäisen ylemmän haaroitinyk- sikön BU1 ja toisen ylemmän haaroitinyksikön BU2, sekä yhden alemman haa- * : *.: roitinyksikön BUedi - BUedd kutakin sähkökäyttöä ED1 - Edn kohti. Ohjausyksi- :,· * 25 köt CU1 ja CU2 on tietoliikenteellisesti liitetty sähkökäyttöihin ylempien haaroi- tinyksiköiden ja alempien haaroitinyksiköiden välityksellä.

Kunkin ohjausyksikön ulostulo on liitetty tietoliikenteellisesti vastaa- ··· vaan ylempään haaroitinyksikköön. Ensimmäisen ohjausyksikön CU1 ulostulo on liitetty ensimmäisen ylemmän haaroitinyksikön BU1 sisääntuloon ja toisen • · · 30 ohjausyksikön CU2 ulostulo on liitetty toisen ylemmän haaroitinyksikön BU2 si-sääntuloon. Kullakin ylemmällä haaroitinyksiköllä on jokaista sähkökäyttöä kohti ulostulo, joka on tietoliikenteellisesti liitetty kyseistä sähkökäyttöä vastaa-j vaan alempaan haaroitinyksikköön.

Kullakin alemmalta haaroitinyksiköllä on kaksi sisääntuloa, joista • * <itt, 35 ensimmäinen on sovitettu vastaanottamaan signaaleja ensimmäiseltä ylemmältä haaroitinyksiköltä BUi ja toinen on sovitettu vastaanottamaan signaaleja 3 119136 toiselta ylemmältä haaroitinyksiköltä BU2- Kunkin alemman haaroitinyksikön ulostulo on tietoliikenteellisesti liitetty vastaavan sähkökäytön taajuusmuuttajaan, eli alemman haaroitinyksikön BUedi ulostulo on liitetty sähkökäytön ED1 taajuusmuuttajaan, alemman haaroitinyksikön BUed2 ulostulo on liitetty sähkö-5 käytön ED2 taajuusmuuttajaan, ja niin edelleen.

Tarvittaessa kullekin nopeussäätimelle voidaan aikaansaada (ei esitetty) toinen sisääntulo, johon tuodaan nopeuden oloarvosignaali prosessista, jonka toimintaan sähkökäytöt osallistuvat. Vastaavasti myös kunkin sähkökäytön momenttisäädin voi käsittää sisääntulon, johon tuodaan momentin oloar-10 vosignaali.

Ylemmät haaroitinyksiköt ja alemmat haaroitinyksiköt voidaan sovittaa sellaisiksi, että ne eivät muokkaa ohjausyksikön lähettämää ulostulomo-menttisignaalia, vaan ne ainoastaan välittävät sen ohjausyksiköltä sähkökäytöille. Ulostulomomenttisignaali toimii siis momentin ohjearvosignaalina eli 15 momenttiohjeena. Tällöin järjestelmä voi olla sovitettu sellaiseksi, että aktiivinen ohjausyksikkö lähettää sähkökäytöille momenttiohjeena prosenttiarvon, joka prosenttiako ilmaisee sen, kuinka monta prosenttia haluttu sähkökäyttöjen kokonaisteho on sähkökäyttöjen yhteenlasketusta maksimitehosta, jolloin kunkin sähkökäytön momenttisäädin säätää vastaavan sähkömoottorin tuotta-20 maan kyseisen prosenttiarvon verran sähkömoottorin maksimitehosta. Ohjaus-. , järjestelmä voi käsittää takaisinkytkennän, joka on sovitettu välittämään tieto • 1 » yhden tai useamman sähkökäytön vikaantumisesta ohjausyksikölle, jolloin oh- :*v jausyksikkö voi ottaa huomioon sähkökäyttöjen yhteenlasketun maksimitehon ·· · : V pienenemisen momenttiohjeen prosenttiarvoa määrittäessään.

· 25 Koska kukin sähkökäyttö käsittää oman momenttisäätimen, ei yksit- :a:[: täisen sähkökäytön vikaantuminen tai poiskytkentä, tai edes usean sähkökäy- tön vikaantuminen tai poiskytkentä vaikuta kunnossa olevien sähkökäyttöjen

Ml toimintaan.

Edellä esitetyn mukaisesti nopeussäädin tuottaa ulostulomoment-30 tisignaalin, johon perustuen kunkin sähkökäytön momenttisäädin säätää vas-*" taavan sähkömoottorin momenttia. Nopeussäätimen tuottaman ulostulomo- menttisignaalin tyyppi samoin kuin momenttisäätimenkin tyyppi valitaan sovel-i"*: luskohteen ja käytettävien sähkömoottorien tyypin perusteella. Eräässä suori- tusmuodossa sähkömoottorit ovat oikosulkumoottoreita ja momenttisäädin on 9 9 35 Pl-tyyppinen säädin. Vaihtoehtoisesti sähkömoottorit voivat olla tasavirtamoot- • · 4 119136 toreita, jolloin moottoreiden momenttia säädetään moottoreiden virtaa säätämällä.

Ohjausyksiköt CUi ja CU2 on kytketty redundanttisesti siten, että ohjausyksiköistä vain yksi on kerrallaan aktiivinen. Tilanne jossa sekä ensimmäi-5 nen ohjausyksikkö CU1 että toinen ohjausyksikkö CU2 lähettävät samaan aikaan momenttiohjetta sähkökäytöille, on estetty. Normaalissa käyttötilanteessa yksi ohjausyksikkö on aktiivinen toisen ohjausyksikön ollessa varalla. Aktiivisen ohjausyksikön vikaantuessa voidaan varalla oleva ohjausyksikkö aktivoida sähkökäyttöjen ohjauksien jatkuessa ennallaan.

10 Aktiivinen ohjausyksikkö valitaan ylempien haaroitinyksiköiden BU1 ja BU2 apujännitteiden avulla ohjausyksiköiden CU1 ja CU2 ohjaamana. Aktiivisen ohjausyksikön vaihto voidaan myös tehdä manuaalisella valintakytkimellä.

Kuvion 1 mukainen sähkökäyttöjärjestelmä voidaan sovittaa kääntämään ruoripotkurijärjestelmällä varustetun aluksen ruoripotkurielementtiä 15 suhteessa aluksen runkoon. Tällöin sähkökäyttöjen EO1 - Edn sähkömoottorit M on sovitettu kääntämään ruoripotkurielementtiä, ja positiosäädin on sovitettu ohjaamaan mainitun ruoripotkurielementin kääntämisprosessia. Asennon oh-jearvosignaali SPlSp tuo sähkökäyttöjärjestelmän ohjausjärjestelmälle tiedon ruoripotkurielementin halutusta asennosta eli ruoripotkurielementin halutusta 20 kääntökulmasta. Ruoripotkurielementin asennon ohjearvosignaali tuodaan po-, , sitiosäätimelle aluksen ohjauslaitteistolta, esimerkiksi ruorilaitteistolta. Ruori- • · 1 *; / potkurielementin asennon oloarvosignaali SP)av tuodaan positiosäätimelle ruo- :.V ripotkurielementin yhteyteen asennetuilta anturivälineiltä. Mikäli kullekin nope- ·· · : 1 2,: ussäätimelle tuotaisiin nopeuden oloarvosignaali, kuvaisi tämä signaali ruori- 25 potkurielementin kääntymlsnopeuden todellista arvoa.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että keksinnön perusajatus voidaan :***· toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yl- • · · la kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puit-teissä.

• 1 · • · · 30 • · • · ··1 9 • · ·

««M

• It • 1 • 1 *·· 9 · « 2 9

Claims (5)

119136 > 5 /

1. Sähkökäyttöjärjestelmä, joka käsittää useita sähkökäyttöjä (EDi - EDn), joista kukin käsittää sähkömoottorin (M), sekä ohjausjärjestelmän, joka on sovitettu mainittujen useiden sähkökäyttöjen (EDi - ED„) ohjaamiseksi 5 ja käsittää ensimmäisen ulomman säätimen ja ensimmäisen nopeussäätimen (ni), jonka sisääntuloon tuotava signaali muodostetaan käyttäen mainitun ensimmäisen ulomman säätimen ulostulosignaalia, ja joka ensimmäinen nopeus-säädin (ni) on sovitettu muodostamaan ulostuloonsa ulostulomomenttisignaa-lin, ohjausjärjestelmän käsittäessä lisäksi kutakin sähkökäyttöä (EDi - EDn) 10 kohti momenttisäätimen, joka on sovitettu säätämään vastaavan sähkömoottorin (M) momenttia, ja kunkin momenttisäätimen sisääntuloon tuotava signaali muodostetaan käyttäen ensimmäisen nopeussäätimen (m) ulostulomomentti-signaaiia, tunnettu siitä, että ohjausjärjestelmä käsittää lisäksi toisen ulomman säätimen ja toisen nopeussäätimen (02), toisen ulomman säätimen ja 15 toisen nopeussäätimen (n2) sisältävän kokonaisuuden (CU2) ollessa kytketty redundanttisesti ensimmäisen ulomman säätimen ja ensimmäisen nopeussäätimen (n-ι) sisältävän kokonaisuuden (CU1) kanssa, ja että sähkökäyttöjärjestelmä on sovitettu kääntämään ruoripotkurijärjestelmällä varustetun aluksen ruoripotkurielementtiä suhteessa aluksen runkoon, ensimmäisen ulomman 20 säätimen ollessa ruoripotkurielementin positiosäädin.

. 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sähkökäyttöjärjestelmä, tun- * · · .* n ett u siitä, että ensimmäinen nopeussäädin (n-ι) muodostaa täsmälleen yh- * · · ];*;* den ulostulomomenttisignaalin, joka on yhteinen kaikille momenttisäätimille.

| ·* 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sähkökäyttöjärjestelmä, : 25 tunnettu siitä, että kukin momenttisäädin sijaitsee vastaavan sähkökäytön \:t: (EDi - EDn) yhteydessä. !„\*i

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen sähkökäyttöjär jestelmä, tunnettu siitä, että kukin sähkökäyttö (EDi - EDn) käsittää taa-:*·*· juusmuuttajan (FC), joka on sovitettu syöttämään kyseisen sähkökäytön .··*, 30 (EDi - EDn) sähkömoottoria (M).

5. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen sähkökäyttöjär- «M ···: jestelmä, tunnettu siitä, että ohjausjärjestelmä on takaisinkytketty ohjaus- ··· järjestelmä, ja ruoripotkurielementin positiosäätimen sisääntuloon tuodaan ai-·...: nakin yksi takaisinkytkentäsignaali, joka liittyy ruoripotkurielementin asentoon. 35 • * 119136 6