[发明专利]轴带发电机系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有轴带发电机的轴带发电机系统。

背景技术

从出版物《WGA 23–现代轴带发电机系统》，DE-杂志《HANSA》单行本，第120发行年度，1983年第13期，七月刊，第1203页-第1207页，已知了一种轴带发电机系统。轴带发电机系统是常用于船舶的、用于以低廉的价格产生电能的系统。作为舰船发电站的组成部分，轴带发电机系统具有以下组件：

-以可变转速运行的、用于在频率变化时产生电能的轴带发电机，

-设计为中间电路-变频器的、用于根据频率和电压断开轴带发电机和舰船电网的静态变频器，由发电机侧的整流器、电网侧的逆变器和直流电流-或直流电压中间电路构成，

-电流中间电路-变频器中所需的用于使中间电路电流平滑的中间电路扼流圈，

-电压中间电路-变频器中所需的用于使中间电路电压平滑滤波的中间电路电容器，

-用于限制短路电流和谐波振荡的电源滤波扼流圈，

-为提高短路安全性、并满足电网对无功电流的需求所需的相位补偿器，其具有被装入的起动机，

-可能带有匹配变换器的励磁变流器，用于在轴带发电机的调整范畴内调节轴带发电机-励磁电流，

-全电子的调整-、控制-与监控装置和

-用于在出现故障和短路的情况下为轴带发电机系统至关重要的功能供电的电池-配电箱。

这种轴带发电机设备能在电网侧借助于开关与舰船电网-汇流排连接。为了可靠地在电网中避免极限荷载，将所谓的双扼流圈设计为电源滤波扼流圈。借助于这种双扼流圈阻止了谐波振荡的传播，并且可以明显减少短路电流。双扼流圈通常也称为分流器-扼流圈、平衡扼流圈或滤波扼流圈。理想的双扼流圈是具有两个漏电感较小的线圈的专用-变压器，这些线圈位于带有多个小气隙的铁芯上。

从出版物《具有双扼流圈的电网设计》（作者：W.Schild和W.Planitz博士，刊登在造船技术协会年鉴，第91卷，1997年，第173页及其后面几页）中可以得知，如何使用双扼流圈来提高短路安全性。在这一出版物中，介绍了两种借助于双扼流圈来改善由柴电驱动的巡洋舰上的电网质量的电网方案。通过使用双扼流圈可以减弱电驱动-系统的反作用。以轴带发电机系统的变流器为出发点的这种电网反作用，在供电的舰船电网中产生显著的谐波振荡，从而降低电网质量。

船上用于为居住区内的辅助工作、照明、航海装置和通信以及供给系统供电的服务电网需要谐波振荡少的供给电压。如果非线性谐波失真系数过高，可能导致额外损失、运行故障并且在极限情况下可能导致组件损坏。借助于双扼流圈可以断开谐波振荡少的子电网。

此外，从这一出版物中还能得知，轴功率为10MW及以上时，直接变频器供给的同步发动机被用作螺旋桨式驱动器。除了直接变频器供给的同步发动机，还使用具有负荷转换的变频器的变流器发动机作为螺旋桨式驱动器。

从DE 10 2006 020 144 B4中已知了用于运行具有余热回收装置的船舶传动系统的方法以及具有余热回收装置的船舶传动系统。此外，这种船舶传动系统具有轴带发电机/发动机，该轴带发电机/发动机借助于具有电网侧的变压器的变频器，由舰船电网供电。轴带发电机作为发动机的运行称为“Power-Take-In”（PTI）。能量一旦从轴带发电机输入舰船电网中，轴带发电机、静态变频器和电网侧的变压器就同样构成一个轴带发电机系统。轴带发电机作为发电机运行，即为舰船电网产生电能，称为“Power-Take-Off”（PTO）。但是在本专利中，这种轴带发电机系统主要是被用作除柴电驱动器之外的助推器-驱动器。由此，能消耗适合地运行主驱动器并断开柴油发电机组。

在由轴带发电机的发动机运行切换至发电机运行的时间间隔内，电源以这种方式将电能输送到舰船电网中，即船舶电网的电压和频率分别不超出预定极限值。在出现电网故障、特别是在船舶停电时进行这种切换。如果将已知的轴带发电机系统用作助推器-驱动器，则相位补偿器在切换发动机-/发电机运行的过程中形成这种电源，并由该电源为舰船电网供电。

在轴带发电机系统的一种可替换设计方案中，将电压中间电路-变频器设计为静态变频器。这种电压中间电路-变频器具有中间电路电容器，该中间电路电容器构成在轴带发电机运行切换过程中将能量供应到舰船电网中的电源。当电压中间电路-变频器在发电机侧和电网侧分别具有自换向脉冲变流器，特别是IGBT-脉冲变流器时，能实现非常快地切换。