TW201304347A - 船舶發電機之節能構造 - Google Patents

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Jun-Lian Su
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Jun-Lian Su
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Abstract

本發明係關於一種船舶發電機之節能構造,主要係利用一控制單元來接收設置於船舶的船舶發電機電源輸出訊號,而得知船舶發電機的虛功輸出量,來決定啟動電路開關之個數,使虛功補償電路所產生的虛功補償量,加上船舶發電機的虛功輸出量,得以滿足功因預設值,並藉由虛功補償電路傳送虛功值回饋訊號至控制單元,使控制單元得以藉由電源輸出訊號及虛功值回饋訊號得知,節能構造之虛功補償量再加上發電機的虛功輸出量,是否滿足功因預設值。若不滿足,則表示有部分虛功補償電路因使用而損毀,此時控制單元會開啟其他電路開關,使虛功補償量再加上發電機之虛功輸出量滿足功因預設值。並且配合喚醒單元偵測控制單元是否停止作動,一旦控制單元停止作動,則喚醒單元控制控制單元重新啟動,以令節能構造得以持續運作,而增加使用時的方便性。藉由控制單元之虛功自動補償功能,降低船舶發電機輸出的無效功率量,以降低其無效電流輸出,進而減少船舶發電機運轉損失,達到提高船舶發電機運轉效率及節能目的。

Description

船舶發電機之節能構造
本發明係關於一種電源調節裝置,尤指一種船舶發電機之節能構造。
一般設於船舶之船舶發電機所產生的電源係以交流電為主,並將電源經由配電系統配送至各個船上所設置的負載(以下本說明書若無特別說明,則將船上所設置的負載簡稱為船上負載),如幫浦、日光燈、冷凍設備等,而船上負載大多屬於電感性負載,導致船舶發電機在配送電源(視在電源)至各船上負載時,會造成電流相位角落後電壓相位角,而使視在電源產生無效電源與有效電源二種分量。
船舶發電機作動時所產生電源的效率稱做視在功率(appeared power),該視在功率的值=電壓(V)*電流(I)。而有效電源係指船上負載實際有使用的電源,該有效電源的功率稱做實功率(active power),該實功率的值=VIcosθ;而無效電源係指船上負載不會使用到而造成浪費的電源,該無效電源的功率稱作虛功率(reactive power),該虛功率的值=VIsinθ。由上述式子可知,當該虛功率的值越來越大時,該實功率的值會逐漸變小,因此該無效電源的增加,會造成船舶發電機的運轉效率下降、增加船舶發電機運轉時所需成本,尤其船上的大型幫浦在運作時,會使船舶發電機大量增加輸出的無效電源力,而大幅度降低船舶發電機的運轉效率。
由於電容在充電時,會使得電流相位角超前電壓的相位角,為了降低船舶發電機在運轉時所產生的無效電源,因此可以在船舶發電機的電力輸出端設虛功補償電容,藉由電容的特性,來讓電流的相位角逐漸追上電壓的相位角,進而降低船舶發電機為了供給船上負載作動時所需而產生的無效電力。
然,此種降低無效電源的手段不足之處在於:該虛功補償電容無法因應船上負載所需虛功電源的改變,來調整虛功補償量,一旦輸出的虛功補償量高於船上負載所需的虛功電源,反而會造成多餘的電源消耗,而降低船舶發電機的運轉效率,更容易造成過壓而導致設備損毀等問題的產生。

有鑒於先前技術不足之處,本發明者認為應有一種構造,得以視船上各負載所需,自動調整輸出的虛功補償量,因而設計出一種節能構造。
本發明係關於一種船舶發電機之節能構造,包括:
一船舶:
該船舶設有一船舶發電機,該船舶發電機可供電性連接一船上負載。
一虛功輸出段:
該虛功輸出段與該船舶發電機之電源輸出端作電性連接。
至少一虛功補償電路:
該虛功補償電路包括一電路開關及一虛功補償電容及一輸出節點,該電路開關分別串聯該輸出節點及該虛功補償電容,且該輸出節點電性連接該虛功輸出段,該虛功補償電路可供該船上負載作動時所需虛功補償量。
一控制單元:
該控制單元預設一功因預設值,且該控制單元電性連接該虛功輸出段,而與該虛功補償電路作電性連接,該虛功補償電路可供傳送該控制單元一虛功值回饋訊號,且該控制單元電性連接該電路開關;該虛功輸出段可供接收船舶發電機之電源輸出訊號,再將該電源輸出訊號傳送至該控制單元,以供該控制單元藉由比較該配電訊號及該虛功值回饋訊號及該功因預設值,而控制該電路開關之啟閉。
一喚醒單元:
該喚醒單元電性連接該控制單元,該喚醒單元係提供偵測該控制單元,當該控制單元停止作動時重新啟動該控制單元。
該節能構造主要係用於設置在船舶的發電機,藉由接收該船舶發電機的電源輸出訊號,得知該船舶發電機目前的虛功輸出量,再配合該功因預設值,來決定開啟該電路開關之個數,使各個該虛功補償電路所產生虛功補償量,再加上該船舶發電機之虛功輸出量,得以滿足該功因預設值。
此時,該控制單元亦接收來自各虛功補償電路的虛功值回饋訊號,該控制單元得以藉由該虛功值回饋訊號及該電源輸出訊號,得知傳送至該配電系統的虛功補償量,再加上發電機之虛功輸出量,是否滿足該功因預設值。假若無法滿足該功因預設值,則該控制單元會開啟其他該電路開關,使各虛功補償電路所產生的虛功補償量,再加上該發電機之虛功輸出量,得以滿足該功因預設值。
並且配合該喚醒單元偵測該控制單元是否停止作動,一旦該控制單元停止作動,則該喚醒單元控制該控制單元重新啟動,以令該節能構造得以持續運作,而增加使用時的方便性。
該節裝構造利用該虛功值回饋訊號及該電源輸出訊號,使該控制單元自行判斷開啟該電路開關之個數,使各虛功補償電路所產生的虛功補償量,再加上發電機之虛功輸出量,而滿足該功因預設值,以解決先前技術不足之處。

以下藉由圖式之輔助敘述,說明本發明之構造、特點以及實施例,俾使 貴審查人員對於本發明有更進一步之瞭解。
請參閱第一圖所示,本發明係關於一種船舶發電機之節能構造,包括:
一船舶(D):
請參閱第二圖所示,該船舶(D)設有一船舶發電機(B),該船舶發電機(B)電性連接一船上負載(C),該船舶發電機(B)較佳係以一配電系統(B1)與該船上負載(C)做電性連接。
一虛功輸出段(1):
請參閱第一圖所示,船舶發電機(B)係藉由一配電系統(B1),而與船上負載(C)形成電性連接,該配電系統(B1)不限於與一個船上負載(C)作電性連接,亦可與複數個船上負載(C)作電性連接,而第一圖僅以該配電系統(B1)與一個該船上負載(C)作電性連接,來說明本發明之優點及特色。該虛功輸出段(1)係電性連接該配電系統(B1),以令該虛功輸出段(1)可供電性連接該船舶發電機(B),及該船上負載(C),且該虛功輸出段(1)較佳係鄰近該船舶發電機(B)之電源輸出端,以令該虛功輸出段(1)得以直接接收該船舶發電機(B)的電源輸出訊號。
至少一虛功補償電路(2):
請參閱第一圖所示,該虛功補償電路(2)包括一輸出節點(21)及一電路開關(22)及一虛功補償電容(23),該電路開關(22)分別串連該輸出節點(21)及該虛功補償電容(23),且該輸出節點(21)電性連接該虛功輸出段(1),該虛功補償電容(23)可供該船上負載(C)作動時所需虛功補償量,該電路開關(22)若考量船上機艙環境較佳係為一電磁開關,若有功因追逐速度特殊要求,則以功率半導體開關較為適當。且對本發明而言,較佳可以依照該船上負載(C)所需的虛功補償量,來調整該虛功補償電路(2)之數量,且該虛功輸出段(1)係分別電性連接各虛功補償電路(2)之輸出節點(21),以令各虛功補償電路(2)相互並聯,因此傳送到該配電系統(B1)的該虛功補償量,係為各虛功補償電路(2)作動時所產生虛功補償量之總和。以下本說明書若無特別說明,則以該虛功補償電路(2)之數量為複數,來說明該節能構造(A)之創作特點、及實施例。
一控制單元(3):
請參閱第一圖所示,該控制單元(3)電性連接該虛功輸出段(1),而與各虛功補償電路(2)作電性連接,且該控制單元(3)電性連接各電路開關(22),該控制單元(3)主要目的係控制各電路開關(22)之啟閉。
一喚醒單元(31)
請參閱第一圖所示,該喚醒單元(31)電性連接該控制單元(3),該喚醒單元(31)係提供當該控制單元(3)因當機或其他因素而停止作動時,重新啟動該控制單元(3)。
請參閱第一圖所示,該船舶發電機(B)藉由該配電系統(B1)將電源輸送至各該船上負載(C)時,會藉由該虛功輸出段(1)傳送至該控制單元(3)一電源輸出訊號,該控制單元(3)藉由該電源輸出訊號得知該船舶發電機(B)目前的虛功輸出量,再配合該控制單元(3)內部設置的功因預設值,而決定開啟該電路開關(22)之個數,使各個該虛功補償電路(2)所產生虛功補償量,再加上該發電機之虛功輸出量,得以滿足該功因預設值,再經由該虛功輸出段(1)及該配電系統(B1)將該虛功補償量傳送至該船上負載(C)。
此時,各個該虛功補償電路(2)亦同時產生一虛功值回饋訊號,經由該虛功輸出段(1)傳送至該控制單元(3),使該控制單元(3)得以藉由該虛功值回饋訊號及該電源輸出訊號,得知傳送至該配電系統(B1)的該虛功補償量,再加上該船舶發電機(B)之虛功輸出量,是否滿足該功因預設值。一旦該控制單元(3)接收該虛功值回饋訊號後,得知輸入至該配電系統(B1)的虛功補償量,再加上該船舶發電機(B)之虛功輸出量後,無法滿足該功因預設值時,則代表有一個或複數個該虛功補償電路(2)因使用而損毀,此時該控制單元(3)會控制其他該電路開關(22)啟動,以令傳送至該配電系統(B1)的虛功補償量,再加上該船舶發電機(B)之虛功輸出量,滿足該功因預設值。
並且藉由該控制單元(3)得以自行依照該船舶發電機(B)傳送至該配電系統(B1)的虛功輸出量,來決定輸出至該配電系統(B1)的虛功補償量,而減少本發明所需的控制按鈕,使得該節能構造(A)具有較佳的操作性。並且安裝時只需將該虛功輸出段(1)與該配電系統(B1)做電性連接,不需額外校正參數即可開始使用。並且當有該虛功補償電路(2)損毀時,該節能構造(A)仍舊會繼續運作而不停擺,維修時只需將損毀的虛功補償電路(2)進行更換即可。並且配合該喚醒單元(31)在該控制單元(3)停止作動時,重新啟動該控制單元(3),令該節能構造(A)在使用時無須擔心是否會停止作動,使用起來更為便利。
請參閱第一圖所示,該喚醒單元(31)亦提供診斷該控制單元(3)是否損毀之功能,該功能是藉由:該節能構造(A)更設一計數器(32),該計數器(32)分別電性連接該喚醒單元(31)及一警報單元(33),該計數器(32)設有一預設值,該喚醒單元(31)重新啟動該控制單元(3)會傳送一訊號至該計數器(32),該訊號累積超過該預設值時,則判斷該控制單元(3)損毀,該計數器(32)會啟動該警報單元(33)開始作動,以避免因該控制單元(3)損毀,造成輸入至該配電系統(B1)之虛功補償量無法配合該功因預設值而產生的問題。且該計數器(32)每隔一預設時間會重新計數該訊號,以避免對於該控制單元(3)之損毀造成誤判,該警報單元(33)例如但不限於為一蜂鳴警報器。
請參閱第一圖所示,該虛功補償電容(23)與該電路開關(22)之串聯路徑上,更設一限流電抗器(24),該限流電抗器(24)主要目的係降低電路開關(22)在閉合或打開操作時所產生的突波電流,以防止突波電流輸入至該虛功補償電容(23),令該虛功補償電容(23)維持較佳使用狀態。且該虛功補償電路(2)更進一步於該電路開關(22)與該輸出節點(21)之串聯路徑上,更設一保險絲(25),以避免流經該虛功補償電路(2)之電流過大,而造成過壓而導致設備損毀等問題的產生。
綜上所述,本發明確實符合產業利用性,且未於申請前見於刊物或公開使用,亦未為公眾所知悉,且具有非顯而易知性,符合可專利之要件,爰依法提出專利申請。
惟上述之所陳,為本發明在產業上一較佳實施例,舉凡依本發明申請專利範圍所作之均等變化,皆屬本案訴求標的之範疇。

(A)...節能構造
(B)...船舶發電機
(B1)...配電系統
(C)...船上負載
(D)...船舶
(1)...虛功輸出段
(2)...虛功補償電路
(21)...輸出節點
(22)...電路開關
(23)...虛功補償電容
(24)...限流電抗器
(25)...保險絲
(3)...控制單元
(31)...喚醒單元
(32)...計數器
(33)...警報單元
第一圖係本發明之電路示意圖
第二圖係本發明之船舶發電機設於船舶且電性連接一船上負載之示意圖

(A)...節能構造
(B)...船舶發電機
(B1)...配電系統
(C)...船上負載
(1)...虛功輸出段
(2)...虛功補償電路
(21)...輸出節點
(22)...電路開關
(23)...虛功補償電容
(24)...限流電抗器
(25)...保險絲
(3)...控制單元
(31)...喚醒單元
(32)...計數器
(33)...警報單元

Claims (5)

  1. 一種船舶發電機之節能構造,包括:
    一船舶:設有一船舶發電機,該船舶發電機可供電性連接一船上負載;
    一虛功輸出段:電性連接該船舶發電機之電源輸出端;
    至少一虛功補償電路:包括一電路開關及一虛功補償電容及一輸出節點,該電路開關分別串聯該輸出節點及該虛功補償電容,且該輸出節點電性連接該虛功輸出段,該虛功補償電路可供該船上負載作動時所需虛功補償電源;
    一控制單元:預設一功因預設值,且該控制單元電性連接該虛功輸出段,而與該虛功補償電路作電性連接,該虛功補償電路可供傳送該控制單元一虛功值回饋訊號,且該控制單元電性連接該電路開關;該虛功輸出段可供接收船舶發電機之電源輸出訊號,再將該電源輸出訊號傳送至該控制單元,以供該控制單元藉由比較該配電訊號及該虛功值回饋訊號及該功因預設值,而控制該電路開關之啟閉;
    一喚醒單元:電性連接該控制單元,該喚醒單元係提供偵測該控制單元,當該控制單元停止作動時重新啟動該控制單元。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之船舶發電機之節能構造,更設一計數器,該計數器分別電性連接該喚醒單元及一警報單元,該計數器設有一預設值,該喚醒單元重新啟動該控制單元會傳送一訊號至該計數器,該訊號累積超過該預設值時,該計數器啟動該警報單元開始作動。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之船舶發電機之節能構造,其中該虛功補償電容與該電路開關之串聯路徑上,更串聯一限流電抗器。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之船舶發電機之節能構造,其中該電路開關與該輸出節點之串聯路徑上,更串聯一保險絲。
  5. 如申請專利範圍第1項或第4項所述之船舶發電機之節能構造,其中該電路開關選自於下列群組之ㄧ:電磁開關或功率半導體開關。



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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI506910B (zh) * 2013-12-24 2015-11-01 Ship And Ocean Ind R&D Ct ㄧ種用於船舶之可程式化電力負載控制系統及其運作方法
TWI509930B (zh) * 2013-12-30 2015-11-21

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