專利名稱：減振裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種船的電網(wǎng)中的減振裝置。
背景技術(shù)：
電力由連接至輸電網(wǎng)的發(fā)電機產(chǎn)生。輸電網(wǎng)將產(chǎn)生的電力輸送至用電設(shè)備(諸如 電力馬達、照明設(shè)備等)。不存在存儲電力的經(jīng)濟方式，由此產(chǎn)生的電力必須當(dāng)其產(chǎn)生后被 消耗。換言之，消耗的能量的量必須匹配產(chǎn)生的能量的量。發(fā)電機是為產(chǎn)電而設(shè)計的電路馬達，該發(fā)電機的轉(zhuǎn)子以一定速度旋轉(zhuǎn)。通常由發(fā) 電機產(chǎn)生的頻率與輸電網(wǎng)的頻率相同。通常輸電網(wǎng)的頻率是50Hz。然而，當(dāng)電網(wǎng)的需求不 斷地波動，即，電網(wǎng)處于動態(tài)時，電網(wǎng)必須能夠適應(yīng)產(chǎn)生的電能和消耗的電能之間的一定量 的不平衡。這種不平衡可以被視為電網(wǎng)頻率的小波動。因為能量以慣量形式被存儲在旋轉(zhuǎn) 質(zhì)量中，所以發(fā)電機和利用電力的電力馬達的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量可以補償小的并且短持續(xù)時間的不 平衡情況?，F(xiàn)今變頻器被用于許多應(yīng)用中。通過變頻器，電力輸入的大小可以與電力馬達或 其他電氣設(shè)備的需求完全相符。例如，假如部分轉(zhuǎn)速對大部分操作時間是足夠的，則鼓風(fēng)機 的鼠籠式電動馬達不必總是被全速驅(qū)動。通過利用變頻器，可以節(jié)約大量能量。在普通的 變頻器中，交流電壓被轉(zhuǎn)換成直流電壓，然后該直流電壓被轉(zhuǎn)換回另一個交流電壓。該第二 交流電壓被用來將電力送往負(fù)荷(諸如電力馬達)。該第二交流電壓也可以被控制。然而， 頻率控制器驅(qū)動切斷了電力馬達和電的生產(chǎn)之間的直接聯(lián)結(jié)，由此電動馬達的轉(zhuǎn)動慣量不 再能參與對電網(wǎng)中小的載荷變化的補償。發(fā)電機組件包括動力源(諸如柴油機)和充當(dāng)發(fā)電機的電力馬達。動力源馬達常 規(guī)地通過彈性離合器與發(fā)電機相連接，該彈性離合器消減動力源的扭轉(zhuǎn)振動(viberation) 到發(fā)電機的傳播。然而，尤其是最低的扭轉(zhuǎn)振動頻率會傳播到發(fā)電機中并且導(dǎo)致發(fā)電機 的輸出電壓的頻率的不期望的振動。因為發(fā)電機與本地電網(wǎng)并聯(lián)連接，所以各發(fā)電機的 振動均對彼此有影響，這可以導(dǎo)致相當(dāng)大的振動進入到本地電網(wǎng)中以及電網(wǎng)的剝皮機 (debarkers) 0這可以導(dǎo)致電力輸出中斷、機械故障以及電氣故障。存在用于減小不利振動的解決方案，該解決方案消減動力源馬達(諸如內(nèi)燃機) 的振動。這些方案使得能夠消減機軸的不期望的振動。這些裝置是各動力源馬達專用的并 且它們不能消減已傳播到本地電網(wǎng)的振動。圖1示出了具有發(fā)電機2、3、4(動力源和發(fā)電機)的電網(wǎng)1的實施例。電動馬達 7、8通過馬達專用變頻器5、6與電網(wǎng)相連接。電動馬達的軸與船的螺旋推進器9、10相連 接。船的電動馬達是大的，當(dāng)它們的功率與船的電網(wǎng)的大小相比時，尤其如此。電網(wǎng)1的不 期望的振動可以導(dǎo)致變頻器和電網(wǎng)的其他負(fù)荷(諸如照明和壁插座負(fù)荷(圖中未示出)) 的故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于減小在相對小的電網(wǎng)中(諸如船中的電網(wǎng))出現(xiàn)的不利的振動。 該目的通過主權(quán)利要求中所公開的裝置來實現(xiàn)。從屬權(quán)利要求公開了本發(fā)明的多種實施方 式。技術(shù)構(gòu)思是通過控制本地電網(wǎng)的負(fù)荷來減小所述本地電網(wǎng)的振動，使得所述振動被減小。 待控制的所述負(fù)荷可以是例如通過變頻器接收其電力的電動馬達。當(dāng)所述變頻器被適當(dāng)?shù)乜?制時，所述變頻器和所述電動馬達消耗了振動，即，所述本地電網(wǎng)的所述振動被消減。根據(jù)本發(fā)明的裝置包括調(diào)節(jié)單元，所述調(diào)節(jié)單元具有用于接收包含有關(guān)于不期望 的振動的信息的測量信號的第一接口和用于傳輸用以消減所述振動的控制信號的第二接 口。所述調(diào)節(jié)單元被設(shè)置為形成作為對所述測量信號中的信息的響應(yīng)的控制信號，所述控 制信號可操作地與所述變頻器的控制信號相連接，以通過利用所述變頻器和該變頻器的負(fù) 荷來消減所述振動。


下面參照附圖中的圖更詳細地描述本發(fā)明。圖1示出了船的電網(wǎng)的實施例；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的實施例；圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例。
具體實施例方式圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的實施例。該圖的實施例示出了僅控制一個變頻器 5和一個電動馬達7來消減振動，但是顯然通過根據(jù)本發(fā)明的方法也可以控制許多變頻器。 變頻器被常規(guī)地控制使得電動馬達7以希望的速度旋轉(zhuǎn)。希望的轉(zhuǎn)速Wref被送往變頻器 的控制單元11，該控制單元進而控制變頻器。實際轉(zhuǎn)速We通過反饋回路被監(jiān)控從而影響 Wref值。該裝置包括調(diào)節(jié)單元12以消減本地電網(wǎng)的振動。該調(diào)節(jié)單元具有第一接口 15， 該第一接口用于接收包含有有關(guān)于不期望的振動的信息的數(shù)據(jù)。該信息例如是各發(fā)電機的 轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)Wm(為清楚起見，圖中僅示出了一條虛線以顯示發(fā)電機的轉(zhuǎn)速測量結(jié)果)或者本 地電網(wǎng)的頻率信息F。測量本地電網(wǎng)的頻率是更優(yōu)選的方法，因為它僅需要一個測量位置。調(diào)節(jié)單元12被設(shè)置成使得它可以使用有關(guān)于發(fā)電機(內(nèi)燃機和發(fā)電機電動馬 達)、變頻器以及電動馬達的處理數(shù)據(jù)。不期望的振動是被結(jié)合在本地電網(wǎng)中的干擾頻率成 分(即，發(fā)電機的轉(zhuǎn)速振動)。當(dāng)該布局的各種設(shè)備的處理數(shù)據(jù)已知時，調(diào)節(jié)單元可以形成 通過該調(diào)節(jié)單元的第二接口 16影響變頻器5的控制信號u的控制信號Au。然后變頻器影 響電動馬達7的定子電壓，使得干擾振動可以在變頻器和電動馬達處被消減。換言之，變頻 器和電動馬達消耗/補償了本地電網(wǎng)的干擾振動。不期望的振動不會影響電力消耗，實際上本地電網(wǎng)是三相電力網(wǎng)并且不利的振動 不會增大或減小傳輸?shù)挠行л敵?。因而不利的振動的去除也不會影響有效輸出?？刂菩盘朅u可以被設(shè)置成通過影響Wref信號或者直接影響控制信號u來影響 第二變頻器的控制單元。在信號Wref被影響的情況下，控制信號Δ u與變頻器的控制單元 的基準(zhǔn)信號改變單元13相連接。在信號u被影響的情況下，控制信號Au與變頻器的控制 信號的改變單元14相連接。實踐中，控制信號△ u的值被緩慢地增大以避免激活其他不期望的頻率。換言之，目的是利用控制信號來減小不利的振動頻率。圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的用于消減本地電網(wǎng)的不期望的振動的方法的流程圖實 施例。該方法被設(shè)計成在上述布局或相應(yīng)的布局中實施。該方法包括測量步驟、形成控制 信號的步驟以及改變變頻器的控制信號的步驟。在測量步驟31期間，測量本地電網(wǎng)的每個 發(fā)電機的轉(zhuǎn)速，或者測量本地電網(wǎng)的頻率。在形成控制信號的步驟期間，形成控制信號，作 為對測量結(jié)果的響應(yīng)。在改變變頻器的控制信號的步驟33期間，變頻器的控制信號被改變 以通過利用變頻器和該變頻器的負(fù)荷(諸如電動馬達)來消減所述振動。發(fā)明的裝置可以以多種方式實施。調(diào)節(jié)單元12可以與頻率控制器的控制單元11 集成或者它可以如圖2所示為分立單元。該調(diào)節(jié)單元也可以與包括控制單元的變頻器集 成。該調(diào)節(jié)單元可以是電子電路(諸如ASIC電路)，或者該調(diào)節(jié)單元是被設(shè)計成在處理器 單元中執(zhí)行的程序組合。本發(fā)明的裝置顯著地減小了本地電網(wǎng)中不期望的振動，該振動對連接至電網(wǎng)的設(shè) 備可能是不利的。另外，該振動可能會阻礙從電網(wǎng)或發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)軸進行的測量，這些測量 被用來例如控制使發(fā)電機旋轉(zhuǎn)的馬達，該控制包括在氣缸間進行平衡或者估計負(fù)荷。因而， 假如不期望的振動不僅與一個馬達相連接，則用來控制一個單個內(nèi)燃機的測量可以包含干 擾該測量的過多的成分。根據(jù)上面的描述和其實施例，顯然根據(jù)本發(fā)明的實施方式可以以多種方式實現(xiàn)。 顯然本發(fā)明不限于上述實施例，而是本發(fā)明可以以許多不同的實施方式來實現(xiàn)。因而，任何發(fā)明的實施方式都可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)被實施。
權(quán)利要求
一種用于消減出現(xiàn)在船的電網(wǎng)中的振動的裝置，其特征在于，所述裝置包括調(diào)節(jié)單元(12)，所述調(diào)節(jié)單元(12)具有第一接口(15)，所述第一接口用于接收包含有關(guān)于所述電網(wǎng)的發(fā)電機的不期望的扭轉(zhuǎn)振動的數(shù)據(jù)的測量信號；和第二接口(16)，所述第二接口(16)用于傳輸用以消減所述振動的控制信號，所述調(diào)節(jié)單元被設(shè)置成形成作為對所述測量信號的數(shù)據(jù)的響應(yīng)的控制信號，所述控制信號可操作地與變頻器的控制信號相連接，以通過利用所述變頻器和所述變頻器的負(fù)荷消減所述振動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一接口被設(shè)置成接收有關(guān)于本地 電網(wǎng)的各發(fā)電機的轉(zhuǎn)速或者所述本地電網(wǎng)的頻率的信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括兩個或更多個變頻器和所 述變頻器的負(fù)荷的組合，所述變頻器可由所述調(diào)節(jié)單元(12)控制并且與所述電網(wǎng)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述控制信號被設(shè)置成改變所述變頻 器的控制單元的基準(zhǔn)信號或所述控制單元形成的控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括用于組合所述控制信號和 所述基準(zhǔn)信號的變頻器控制單元基準(zhǔn)信號改變單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括用于組合所述調(diào)節(jié)單元形 成的所述控制信號和所述變頻器的所述控制信號的變頻器控制信號改變單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)單元與所述變頻器的所述控 制單元相集成。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)單元與包括控制單元的所述 變頻器相集成。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)單元是電子電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)單元是被設(shè)置為在處理器 單元中執(zhí)行的軟件組件。
11.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)單元是ASIC電路。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中的任一項所述的裝置，其特征在于，所述變頻器的負(fù)荷是電 動馬達，其中通過所述變頻器向所述電動馬達供給電力。
13.一種用于消減由電網(wǎng)的發(fā)電機的扭轉(zhuǎn)振動引起的不期望的振動的方法，所述振動 出現(xiàn)在本地電網(wǎng)中，其特征在于，所述方法包括以下步驟測量步驟，用于測量所述本地電網(wǎng)的各發(fā)電機的轉(zhuǎn)速或者所述本地電網(wǎng)的頻率，形成控制信號的步驟，用于形成作為對所述測量步驟的測量結(jié)果的響應(yīng)的控制信號，改變變頻器的控制信號的步驟，用于改變所述變頻器的所述控制信號，以利用所述變 頻器和所述變頻器的負(fù)荷來消減所述的不期望的振動。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于減小出現(xiàn)在船的電網(wǎng)上的不利的扭轉(zhuǎn)振動。該本地電網(wǎng)的振動可以通過控制該電網(wǎng)的負(fù)荷來減小，使得所述振動被消減。待控制的所述負(fù)荷可以是例如電動馬達(7)，該電動馬達(7)通過變頻器(5)接收其電力。當(dāng)所述變頻器被適當(dāng)?shù)乜刂茣r，所述變頻器和所述電動馬達消耗所述振動，即，所述本地電網(wǎng)的所述振動被消減。
文檔編號H02P9/10GK101960688SQ200980107394
公開日2011年1月26日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者弗雷德里克·奧斯特曼 申請人:瓦錫蘭芬蘭有限公司