[发明专利]船舶用供电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电动机的供电装置。本发明尤其涉及一种设计为把电力导向位于船舶中的电动机的供电装置。

背景技术

通过与电力传输网络连接的发电机来产生电力。传输网络将产生的电力传输给用电设备，例如电动机、照明设备等。由于没有储备电力的经济方法，所以产生的电力必须在产生的同时被消耗。换言之，能量的消耗量必须与能量的产生量相匹配。

发电机是被设计用于产生电力的电动机，其转子以一定的速度旋转。通常发电机的旋转速度同电力传输网络的频率相同。通常传输网络的频率是50Hz。然而，由于电力网络的需求经常波动，即网络处于动态，所以电力网络必须能够适应产生的电能和消耗的电能之间的一定量的不平衡。这种不平衡可被看作是网络频率的小波动。发电机和使用电力的电动机的旋转质量能够用于补偿小的和持续时间短的不平衡情况，这是因为能量被以惯性的形式储存在旋转质量中。

如果电力的产生和电力的需求之间的不平衡更大和/或持续时间更长，那么网络频率趋于更大的变化。这在网络中引起保护操作，例如将网络的一部分与网络的其余部分隔开或者将备用电力连接到网络。保护操作的目的是在故障期间使电力传输网络中尽可能大的部分保持处于使用中。例如，如果网络中的需求突然增加并持续相对长的时间，则发电机不能像所要求的那样快地产生必须的电力，并且电机的旋转质量不能足够长时间地补偿需求的增加。因此电力网络频率开始下降。由于频率的下降，一部分网络与网络的其余部分隔开，直到发电机能够产生所需的附加电力，随后这部分网络能够再次被连接到网络的其余部分。相应的操作可发生在网络的大型发电机突然关闭并且其他发电机必须代替不工作的发电机发电的情况下。以上提及的涉及主网络和小型独立的电力网络，例如船舶的电力网络。

现在变频器被应用在许多场合。凭借变频器，供电的大小可与电动机或其他用电器具的需求完全相应。例如，如果对于大部分操作时间部分旋转速度已经足够，那么鼓风机的鼠笼式电动机没有必要总是被全速驱动。通过使用变频器可以节省很多能量。

在常见的变频器中交流电压被转换成直流电压，然后该直流电压再被转换为另一交流电压。第二交流电压用于向例如电动机的负载供应电力。第二交流电压是可控的。然而，频率控制驱动器切断电动机和电力的产生之间的直接连接，由此电动机的旋转惯性不再参与补偿网络中较小的负荷变化。然而，不管网络的频率和相位如何，电动机的电力需求趋于暂时保持恒定。

图1示出了船舶中的具有发电机2、3、4的电力网络1的示例。电动机7、8通过电机专用变频器5、6连接到网络。电动机的轴连接到船舶的推进器9、10。船舶上的电动机很大，特别是当电动机的功率与船舶上的电力网络的规模相比较时。

船舶上的电力网络相对较小。由此，船舶上多个发电机中的甚至一个发电机的故障也是相当严重的故障情况，并且它被看作是网络频率的变化。例如，如果船舶上多个发电机中的一个发电机发生故障，那么在其他发电机能够补偿故障发电机的电力之前要花费几秒钟的时间。通常，柴油工作的发动机被用作船舶的发电机。安装在变频器5、6之后的大型电动机的惯性不能参与保持网络频率。因此即保护操作快速断开部分网络或全部网络，电力网络1也容易发生故障。如果网络故障，推进器9、10的旋转速度降低。在推进器驱动中，旋转速度和使用的电力之间的联系是即时的，以至于在电力需求中，甚至旋转速度的微小变化能够清楚地被发现，反之亦然。因此，由于电力网络中的故障，船舶的机动性迅速下降，并且船舶停止。倘若网络部分电力的持续时间足够长，则网络频率的大幅下降使得启动网络的保护操作。在最糟糕的情况中，船舶上的整个网络必须关闭，由此船舶上的推进器不能够提供推进力，并且船舶变得几乎不能够驾驶。这会带来灾难性的后果。

发明内容

本发明的目的是减小在故障情况下小型电力网络的频率变化，使得在电力产生和需求之间相对短的不平衡期间不需要保护操作。该目的是通过根据主要权利要求的向用于把电力导向电动机的供电装置来实现的。根据本发明的装置监控网络的频率。倘若网络的频率大幅变化，该装置通过改变被导向电动机的电力量来作出反应。因此，目的是使电能的产生量与电能的需求相等，由此网络的频率被保持在允许的操作范围。为电力网络提供了以受控方式改变电能的产生量使得电力网络持续工作的机会。

附图说明

下面将参照附图更加详细地描述本发明，在附图中：

图1示出了船舶上的电力网络的示例；以及

图2示出了根据本发明的装置的示例。

具体实施方式