船只推进引擎燃料效率的改进的制作方法
【专利摘要】提供一种用于船舶的推进系统，该推进系统包括：至少两个发电机组，各个发电机组包括原动机和发电机；电推进单元；储能器；以及主配电板，所述至少两个发电机组、所述电推进单元以及所述储能器通过该主配电板彼此连接。当发电机产生超过船舶的瞬时需要的电力时将多余电力存储在储能器中，并且当发电机瞬时不足地产生电力时从储能器中获取需要的额外能量供船只电力网络使用，并且两个发电机组中的一个发电机组的发电机作为用于向推进系统提供无功功率的相位补偿器操作。
【专利说明】船只推进弓I擎燃料效率的改进
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于实现船只推进引擎燃料效率的改进的结构。
【背景技术】
[0002]在W02009/030807A2中示出了通常的用于船舶的推进系统的示例。
[0003]市场、船东及权力部门提倡降低船只推进系统的排放并提高船舶效率。该目标的一个重要方面是在所有操作模式下保持发电机组的最高可能(或接近最佳)的负载，并尽可能避免该负载的波动。
[0004]船只推进引擎在通常恒定旋转速度下承受波动的功率需求，这导致当功率需求不能满足最佳功率/rpm时燃料效率下降。
[0005]通常来说，当引擎运行状况由于波动功率需求和恒定速度或者由于恒定速度和波动功率需求而偏离功率和运行速度的优化组合时，引擎燃料效率立即大大下降。
【发明内容】
[0006]本发明的目标在于通过创建针对船只引擎的改进的运行条件来提高燃料效率。
[0007]该目标通过如权利要求1所限定的用于船舶的推进系统解决，或者通过如权利要求6所限定的用于船舶的推进系统解决。又或者，上述目标通过如权利要求11所限定的方法解决，或者通过如权利要求16所限定的方法解决。
[0008]具体来说，根据本发明的第一方面，提供一种用于船舶的推进系统，该系统包括:
[0009]至少两个发电机组，各个发电机组包括原动机和发电机；
[0010]电推进单元；以及
[0011]储能器；
[0012]主配电板，所述至少两个发电机组、所述电推进单元以及所述储能器通过该主配电板彼此连接；以及
[0013]控制器，该控制器用于控制所述推进系统，其中，
[0014]所述控制器被构造成使得当所述发电机产生超过船舶的瞬时需要的电力时在储能器中存储多余的电力，并且当所述发电机瞬时不足地产生电力时从所述储能器中获取需要的额外能量供船只电力网络使用，并且
[0015]所述两个发电机组中的一个发电机组的所述发电机作为用于向所述推进系统提供无功功率的相位补偿器操作。
[0016]根据本发明的第二方面，提供一种用于船舶的推进系统，该系统包括:
[0017]至少一个发电机组,该至少一个发电机组包括原动机和发电机；
[0018]电推进单元；以及
[0019]储能器；
[0020]主配电板，所述发电机组、所述电推进单元以及所述储能器通过该主配电板彼此连接；以及[0021 ] 控制器，该控制器用于控制所述推进系统，其中，
[0022]在所述原动机和所述发电机之间设有传动器，并且
[0023]所述控制器被构造成:
[0024]基于所述电力消耗调整所述至少一个发电机组的所述原动机的旋转速度，并且
[0025]操作该传动器使得所述发电机的速度保持恒定。
[0026]根据本发明的第三方面，提供一种用于控制用于船舶的推进系统的方法，所述推进系统包括:至少两个发电机组，各个发电机组包括原动机和发电机；电推进单元；储能器；主配电板，所述至少两个发电机组、所述电推进单元以及所述储能器通过该主配电板彼此连接，所述方法包括以下步骤:
[0027]当所述发电机产生超过船舶的瞬时需要的电力时在储能器中存储多余的电力，
[0028]当所述发电机瞬时不足地产生电力时从所述储能器中获取需要的额外能量供船只电力网络使用，并且
[0029]所述两个发电机组中的一个发电机组的所述发电机作为用于向所述推进系统提供无功功率的相位补偿器操作。
[0030]根据本发明的第四方面，提供一种用于控制用于船舶的推进系统的方法，所述推进系统包括:至少一个发电机组，该发电机组包括原动机和发电机；电推进单元；储能器；以及主配电板，所述发电机组、所述电推进单元以及所述储能器通过该主配电板彼此连接，所述方法包括以下步骤:
[0031]基于所述电力消耗调整所述至少一个发电机组的所述原动机的旋转速度，并且
[0032]操作设置在所述原动机和所述发电机之间的传动器使得所述发电机的速度保持恒定。
[0033]从属权利要求中列出了有利的进展。
[0034]因此，本发明借助于在储能器中存储多余能量并当能量消耗高于发电机组的最优电力生产能力时从该储能器中释放多余能量，通过保持引擎燃料消耗与发电机组(引擎和发电机)的电力生产的最优关系来提高船舶的燃料效率，其中一个发电机被用作相位补偿器(第一实施方式)，或者借助于继电力消耗之后调整所述发电机组的所述引擎的旋转速度同时保持发电机速度恒定来提高船舶的燃料效率(第二实施方式)。
[0035]第一实施方式包括以降低引擎负载波动并从而提高引擎的燃料效率的方式根据船只电网的需求来使用向其充入多余电能并从其释放已充入电能的储能器。
[0036]本发明的第二实施方式包括在所述引擎和发电机或推进轴之间使用机械或电力传动器，以使得当船只推进系统或船只电力网络的能量需求低于引擎的额定功率时，引擎以低于额定速度运行并从而使引擎以更高的燃料效率比运行并且同时保持发电机速度恒定以在额定的船只网络效率产生电力。
【专利附图】
【附图说明】
[0037]以下，通过结合附图来说明本发明的实施方式，在附图中:
[0038]图1示出了根据本发明的第一实施方式的用于船舶的推进系统的概观，
[0039]图2示出了根据本发明的第一实施方式的推进系统的修改的推进单元，以及
[0040]图3示出了根据第一实施方式的控制器，[0041]图4示出了根据本发明的第二实施方式的推进系统的修改例。
【具体实施方式】
[0042]第一实施方式
[0043]以下给出了第一实施方式的总体概述。
[0044]具体地，根据第一实施方式，提供如下的一种能量存储辅助的引擎燃料效率改进方法和系统:
[0045]该引擎燃料效率改进方法和系统包括通过以下的船只网络功率的周期性或不定期平衡:
[0046]-当发电机产生超过船只的瞬时需要的电力时在储能器比如超级电容器或二次电池中存储多余的电力，
[0047]-当发电机瞬时不足地产生电力时从储能器中获取需要的额外能量供船只电力网络使用，并且
[0048]-两个发电机组中的一个发电机组的发电机作为用于向推进系统提供无功功率的相位补偿器操作。
[0049]根据本发明的第一实施方式的推进系统的一般不例如下:
[0050]根据本实施方式的该示例的用于船舶的推进系统包括至少两个发电机组，各个发电机组包括原动机和发电机、电推进单元和储能器、主配电板，所述至少两个发电机组，所述电推进单元以及所述储能器通过该主配电板彼此连接、以及用于控制所述推进系统的控制器。所述控制器执行如上所述的功能。
[0051]以下，通过参照图1说明某些示例，图1示出了根据第一实施方式的用于船舶的推进系统。该系统包括发电机组，所述发电机组包括内燃机1.1至1.4 (作为原动机的示例)以及发电机9.1至9.4。在各个发电机组中，内燃机通过离合器9.1至9.4与发电机连接。发电机与主配电板7连接，主配电板7由母线A1、A2、B1和B2组成。在该示例中，主配电板可以工作于690V和60Hz。一方面的母线Al和A2和另一方面的母线BI和B2可以经由母线联络线10连接或断开。此外，电池4.1和4.2经由逆变器5.1和5.2与主配电板7连接。而且，推进单元3.1至3.4 (包括电动机和经由传动器或离合器与其连接的螺旋桨)经由逆变器8.1至8.4连接至主配电板7。在该示例中，推进单元3.2和3.3是以高达2300kW工作的主推进推进器，而推进单元3.1和3.4以高达IlOOkW工作。要注意的是，如附图中所示，上述元件的全部连接是经由开关实现的。
[0052]图1示出在这样的系统中设置的某些额外的元件，例如进一步的母线、岸电连接等。例如，针对母线Al和A2以及针对母线BI和B2设置有变压器12 (1600kVA)，在不同的电压工作的进一步的母线A3、A4、B3和B4经由该变压器12连接。母线A3和B3可以在450V工作，而母线A4和B4在230V工作。母线A3和A4以及母线B3和B4经由变压器13(99kVA)连接。借助母线，可以连接数个馈电线11。而且，在该示例中，在母线A3处设置有岸电连接16。进一步的母线A5 (在440V工作)连接至母线A3。包括引擎和发电机的发电机组15连接至该母线，该发电机为应急发电机(Em Gen)，并且进一步的母线A6(在230V工作)经由两个变压器14 (各在50kVA工作)连接至母线A5。而且，母线A3和B3可以连接，母线A4和B4也可以连接。[0053]示例1-用于DP (动力定位)船舶中的电池辅助的不中断系统(图1)
[0054]多引擎DP船舶利用与分离的发电机并行运行的一个引擎以及一个或更多储能器/有源整流器组件在DP (动力定位)模式下工作。有源整流器包括AC-DC/DC-AC转换器，该AC-DC/DC-AC转换器在电网电压和频率从电力网络中接收电能，并且将其从储能器提供回以在该电网电压和频率向电力网络供电。在引擎关闭期间，储能器向消耗者提供必要的电力，分离的发电机控制电压、kVAr动力并提供必要的短路电流。
[0055]示例2-岛屿模式，有源整流器和旋转同步发电机(图2)
[0056]构成:
[0057]引擎具有大约50%的额定燃料效率，螺旋桨通过机械齿轮箱附接到该引擎或者直接附接在轴上。当引擎rpm和负载保持稳定时，燃料效率保持在非常高的程度。
[0058]问题:
[0059]经过波浪的船只向推进系统产生几乎正弦负载变化，所述推进系统在平静的海洋围绕额定负载改变。当负载从额定负载改变时，引擎燃料效率大大降低，这从名义上显著增加了实际燃料需求。
[0060]解决方案:
[0061]当螺旋桨造成的引擎负载降低至额定稳定负载程度以下时，通过与引擎轴耦接的发电机对诸如超级电容器(图2中指定为“有功功率”)的可快速充电储能器的充电来对引擎进行额外加载。当来自推进的引擎负载到达额定负载以上的程度时，通过从储能器释放电力来支持引擎，使引擎的负载以及燃料效率保持稳定。
[0062]更具体地，图2示出根据第一实施方式的该示例的推进单元的示例。如所示的,该推进单元与图1中的推进单元3.2的区别在于，不但电动机22 (在该情况下为发电机/电动机单元)耦接至螺旋桨(主推进推进器)，而且引擎21也耦接至螺旋桨，并且所述引擎和电动机可以经由双速离合器23耦接至推进器24。这样，发电机/电动机能够支持引擎，但是，另外由于发电机/电动机的发电机功能，在只需要较小的推进动力的情况下，还能够产生电力。图2中所示的其它元件与图1中所示的元件相似。
[0063]发电机可以通过齿轮箱耦接至推进系统，或者可以是位于螺旋桨轴上或者在连接到曲柄轴的引擎上的类型轴带发电机/电动机。
[0064]发电机还可以用来产生用于船只电力网络的连续电流。在这种情况下，改变发电机的电力输出，从而再次地产生即使是针对船舶的推进引擎的负载。
[0065]岛屿模式(S卩，在该模式下船舶产生其自身的推进动力，无需岸电连接)可以通过以下来实现:
[0066]-变频发电机(可能是轴或齿轮安装)
[0067]-有源整流器-DC联络线和逆变器
[0068]-发电机-离合器-弓丨擎组件
[0069]-主配电板
[0070]-电力管理功能性
[0071]电力消耗者被从主配电板供电，其中，从有源整流器提供有功功率，并且从分离的发电机提供无功功率、kVAr动力以及短路电流。主配电板以恒定电压和恒定频率工作。
[0072]以下主要通过参照图1和图3更加详细地说明根据第一实施方式的措施。[0073]根据第一实施方式的系统包括以下部件:对船舶主网供电的逆变器系统(S卩，主配电板)、电池系统、旋转相位补偿器以及用于永久供电系统的带燃料的发电机组。
[0074]1、对船舶主网供电的逆变器系统
[0075]该逆变器系统设计用于向电网消耗者提供所需电力，并且设计用于与柴油机或双燃料发电机组和/或旋转相位补偿系统(分离的发电机组)并行操作。
[0076]逆变器系统由包括用于电池充电的整流器的电池源供电。逆变器系统的示例为图1中所示的AC-DC/DC-AC转换器5.1或5.2。
[0077]2、电池系统
[0078]电池系统设计用于限定的运行模式，两者都相对于功率(kW)和容量(kWh)。电池连接至系统的DC联络线。必须根据针对运行中的发电机组故障之后重新连接多个备用发电机组中的一个备用发电机组所花费的时间所需的推进需求和其它消耗需求来设计电池
功率和容量。
[0079]电池系统的示例在图1中示出为电池4.1或4.2。另选地，不使用(或除了)电池，可以应用超级电容器。
[0080]3、旋转相位补偿器
[0081]旋转相位补偿器设计用于满足电压稳定性下的系统的无功功率(kVAr)需求、在瞬态工况(D0L (直接上线)启动、其它负载设备、变压器涌入)和主短路电流贡献期间的对于kVAr的动态需求。在此操作期间，发电机可以从主引擎分离。
[0082]在图1中，在附图的顶部示出的四个发电机组的各个发电机组连接至母线Al至B2(主配电板)，可以被用作旋转相位补偿系统。在引擎1.1，1.2，1.3，1.4和与各发电机组的相应的发电机2.1，2.2，2.3，2.4之间设有离合器9.1，9.2，9.3，9.4。因此，通过将引擎和相应的发电机组的发电机之间的离合器(分离)打开，发电机组中的一个(或更多个)可以作为旋转相位补偿系统(旋转相位补偿器)进行操作。例如，当图1中发电机2.1作为旋转相位补偿器应用时，将引擎1.1与发电机2.1之间的离合器9.1打开，从而发电机2.1从引擎1.1分离。
[0083]然而，另选地，可以省略发电机与引擎之间的离合器，并且发电机可以利用关掉的引擎进行操作。
[0084]4、用于永久供电的带燃料的发电机组
[0085]作为最低限度，必须有一个发电机组处在运行中，以随着时间的推移提供所需要的电力，并保持电池充电。在该发电机组发生故障时，与旋转相位补偿器并行，电池将提供所需要的电力，直至已经连接了备用发电机组为止。
[0086]例如，在图1的结构中，由引擎1.3和发电机2.3组成的发电机组可以用于提供所需要的电力。提供电力的发电机组还可以被称为供电发电机组。
[0087]在下文中，将描述根据第一实施方式的主要功能和操作模式。控制功能可以由如图3所示的控制器20来执行。控制器从各种传感器(未示出)接收各种检测信号(例如引擎速度、电动机速度、电压和电流测量值等)，并将控制信号供应至比如发电机组、逆变器等的推进系统中的不同单元和开关。控制器本身可以是包括CPU、ROM、RAM等在内的计算机。而且，控制器可以由不同的单元组成，例如，电源管理可以通过一个单元来进行，推进单元的控制可以通过另一个单元来进行。[0088]首先，描述低功率操作(DP低、港湾模式、低速航行、备用)
[0089]如上所述，如上所述，最少一个系统需要处在运行中:
[0090]? 一组带燃料的发电机组
[0091]? 一组旋转相位补偿器(针对无功功率需求的分离的发电机组)
[0092]? 一组电池供电的适当功率的逆变器系统。
[0093]例如，在图1的系统中，由引擎1.1和发电机2.1组成的发电机组可以被用作旋转相位补偿器(即，发电机2.1从引擎1.1分离)，并且由引擎1.3和发电机2.3组成的发电机组可以用于供电，其中逆变器5.1和电池4.1处于运行中。
[0094]因此，在低功率需求期间的正常运行如下:
[0095]? 一个发电机组向所有消耗者(闭合的母线结)提供所需电力。也就是说，在该示例中，母线联络线10 (由合适的开关组成)被闭合，以便主配电板(包括690V/60HZ母线Al，A2，BI和B2)完全连接，从而实现闭合的母线结。[0096]?连接至母线结的另一侧的一个逆变器系统处在运行中。也就是说，在图1的示例中，当发电机2.1用作旋转相位补偿器时，逆变器系统5.2处于运行中，而逆变器系统5.2不处于运行中。
[0097]?在已连接的发电机组上施加最大可能的负载,从而实现最佳效率。
[0098]?通过利用逆变器系统在发电机组上提供恒定负载，用于峰值抑制，从而提高效率。
[0099]?当需要时(峰值抑制)，电池将被充电。因此,在连接备用发电机之前,发电机组可以被加载至比传统的发电系统中更高的功率。
[0100]?如上所述，分离的发电机组作为旋转相位补偿器工作。有功发电机组(即，通过其产生电力的发电机组)看到的功率因数可以调整为1.0。也就是说，分离的发电机组(即，发电机2.1)被操作为，通过将用于有功发电机组(例如，引擎1.2和发电机2.2)的主配电板(母线Al至B2)上的总负载考虑在内，功率因数为1.0，从而增大发电机(2.2)效率。通过调整从分离的发电机向网络提供的有功功率来实现功率因数1.0。
[0101]?在发电区段的故障情况下，通过电池辅助逆变器以及仍然在不同段上运行的相位补偿器来获得所需的冗余。例如，当母线B2上的发电机组(例如图1中的引擎1.3和发电机2.3)发电并且在该区段(即，在母线B2)中产生故障时，母线Al上的发电机组(例如图1中的发电机2.1)仍能够提供相位补偿，并且当母线联络线10 (母线结)打开时，电池(4.1)和逆变器(5.1)处在运行中。
[0102]?电池将具有支持必要的负载所需的能量，直至连接上备用发电机组为止。
[0103]?结合配电板区段保护，例如在LLC (Low Loss Concept-Wartsila的柴油电推进系统)系统中，可以获得75%的冗余——表示处所有螺旋桨在运行中的并且在母线排或发电机组故障之后75%的剩余功率。也就是说，在图3.1的示例中，设置了四个区段，即母线Al，A2, BI和B2。当母线B2中产生故障时(例如，由于由引擎1.3和发电机2.3组成的发电机组的故障)，该母线B2将被隔离，并且借助于开关，由电动机3.3和3.4和速度控制器8.3和8.4组成的推进单元仍被连接至另一个区段，例如母线BI。
[0104]在下文中，描述了具有高功率需求的正常运行。
[0105]?数个发电机组向所有消耗者提供所需的电力(封闭的或打开的母线结)。例如，在图1的系统中，由引擎1.2，1.3和1.4以及发电机2.2，2.3和2.4组成的发电机组可以处在运彳丁中。
[0106]?一个或更多个逆变器系统连接至运行中的母线联络的另一侧。也就是说，在图4的示例中，逆变器5.1和5.2两者都可以处在运行中。
[0107]?在已连接的发电机组上设置最大可能负载(恒定负载),从而实现最佳效率。
[0108]?通过利用逆变器系统在发电机组上的恒定负载，用于峰值抑制，从而提高效率。
[0109]?当需要(峰值抑制)时对电池进行充电。因此，在连接备用发电机之前，发电机组可以被加载至比传统的发电系统中更高的功率。
[0110]?分离的发电机组作为相位补偿器工作。如上所述，通过发电机驱动的引擎得出的功率因数可以被调整为1.0。 [0111]?在电力产生区段上在故障情况下所需的冗余通过电池辅助逆变器以及仍然在同一区段或不同区段上运行的相位补偿器来获得。
[0112]?电池将具有用于支持必要的负载的所需的能量直至连接上备用发电机组为止。
[0113]?结合配电板区段保护，在LLC系统中可以获得75%的冗余一表示所有螺旋桨处在运行中并且在母线排或发电机组故障之后75%的剩余功率。
[0114]在下文中将描述故障模式，其中考虑到右舷或左舷侧的母线故障。
[0115]如果发生母线排故障，则受影响的区段将被隔离，保留其余的健全系统处于运行中。
[0116]如果故障在由引擎驱动的发电机组工作的一侧，则逆变器系统将在断开故障区段的连接之后向系统供应所需要的电力。控制器(PMS (电源管理系统))将限制推进功率为可用的电池容量，直至已经连接上备用发电机组为止。
[0117]备用发电机组可以是分离的发电机组，该分离的发电机组将在故障之后几秒钟处于运行，因为发电机已经同步。
[0118]因此，根据第一实施方式，实现了一种用于船舶的推进系统的可靠且燃料效率高的电源。
[0119]第二实施方式
[0120]在下文中，通过参照图4描述了本发明的第二实施方式。与第一实施方式的主要区别在于，在某些或更多个发电机组中的发电机与原动机之间设有传动装器。
[0121]因此，根据第二实施方式的一般示例，一种用于船舶的推进系统包括:至少一个发电机组，该发电机组包括原动机和发电机；电推进单元；储能器；主配电板，该发电机组、该电推进单元以及该储能器通过该主配电板彼此连接；以及用于控制该推进系统的控制器。而且，在原动机和发电机之间设有传动器。该控制器基于电力消耗调整至少一个发电机组的原动机的旋转速度，并且操作传动器使得所述发电机的速度保持恒定。
[0122]也就是说，例如，当要维持60Hz的恒定AC频率时，必须以相应的恒定速度驱动发电机。依赖于负载，这可以表示原动机在低效率的操作点处操作。因此，传动器可以被操作为所述原动机在高效率的工作点处进行操作，并且所述发电机仍然能够利用必要的恒定速度进行驱动。
[0123]在下文中，通过参照图4中所示的示例更加详细地描述根据第二实施方式的解决措施。根据第二实施方式的功能可以由与图3中所示的控制器20相类似的控制器来执行。[0124]在该示例中，使用两段齿轮箱，S卩，提供两种不同的传动比的传动器(图4)。
[0125]图4示出与图1中所示相似的用于船舶的推进系统，其中在某些发电机组中，图1中所示的离合器被双速齿轮所代替。更加具体地，在引擎1.1与发电机2.1之间现设有双速齿轮6.1，并且在引擎1.4与发电机2.4之间现设有双速齿轮6.4。双速齿轮还可以包括离合器。在该特定示例中，与图1中所示相类似地，离合器9.2和9.3设置在引擎1.2和1.3与相应的发电机2.2和2.3之间。
[0126]第二实施方式涉及以下问题:
[0127]当负载和转速双方都处在设计输出和速度时,发电机组燃料效率为其峰值。发电机rpm被设置为产生用于网络的恒定频率，例如60Hz (可以是针对网络选择的任何值)。发电机必须以恒定速度旋转。当发电机组的功率要求较低时，必须降低引擎燃料量，导致燃烧过程从最优状态发生转移，这表示用于产生特定kWh的较低的燃料效率。
[0128]可能的解决方案如下:
[0129]弓丨擎的速度可以改变以与所需要的轴功率(kW)相匹配，这也在较低的rpm处得到更好的燃料效率。在常规的发电机组中，这还导致所产生的AC的频率较低，必须通过在转换器单元中转换电流的频率来补偿该较低频率，这又一次降低了燃料效率。
[0130]因此，根据本实施方式，应用以下解决方案:
[0131]发电机组包括位于引擎(例如，压力或火花点火中速引擎)与发电机之间的齿轮箱(例如，图4中所示的双速齿轮6.1和6.4)。该齿轮箱具有至少两个可选传动比:用于额定电功率输出的第一传动比和用于至少一个第二电功率输出的至少一个第二传动比，当引擎转速降至燃料效率比所述第一传动比和降低的功率输出的组合高的速度时，该至少一个第二电功率输出使得发电机rpm保持在产生额定频率AC的额定速度。
[0132]因此，根据第二实施方式，实现了一种船舶的推进系统的燃料效率高的电源。
[0133]上述的实施方式仅仅是示例，还可以应用各种变型。
[0134]例如，可以将上述的实施方式结合。也就是说，根据第二实施方式的传动器可以应用到根据第一实施方式的发电机组，即，在某些或全部的发电机组中，在引擎与发电机之间的离合器可以被更改，这样分离以及设置两个(或更多个)传动比成为可能。
[0135]作为另一个示例，在图4所示的结构中，在引擎1.2与发电机2.2之间以及引擎
1.3与发电机2.3之间可以不设置离合器，并且可以维持双速传动器6.1和6.4。另外，图1所示的一个或更多个AC-DC/DC-AC转换器5.1和5.2以及储能器4.1和4.2可以被添加至图4所示的结构中。
[0136]此外，如图1、图2和图4中所示的用于船舶的推进系统的特定结构仅仅是示例，能够进行任意的改动。例如，主配电板(例如母线Al至母线B2)被例示为AC主配电板。然而，DC主配电板(DC母线)也是可能的，其中逆变器将必须进行相应的更改。
[0137]而且，在上述的实施方式中，使用60Hz的功率。然而，根据负载需求应用可变引擎速度(与第二实施方式相类似)，并且在限定的范围内接受由发电机基于该可变引擎速度产生的电力的频率也是可能的。也就是说，电力分配系统(即，主配电板和连接的元件)可以被设计为使得能够在限定的范围内接受所产生的频率(当发电机被以可变引擎速度驱动时)。例如，从47Hz到63Hz的频率范围可以是可接受的。
[0138]缩略词列表[0139]DOL-直接上线
[0140]DP-动力定位
[0141]LLC-低损耗概念
[0142]PCS-相位补偿系统
[0143]PMS-电源管理系统
[0144]PT1-抽入功率
[0145]PTO-放出功率
[0146]SLD-单线图
[0147]附图标记列表
[0148]在附图中，使用了以下附图标记:
[0149]I (1.1至1.4)引擎(例如，柴油、天然气、双燃料引擎或燃气轮机)
[0150]2 (2.1 至 2.4)发电机
[0151]3 (3.1 至 3.4)电动机
[0152]4 (4.1至4.2)储能器(例如，超级电容器或二次电池)
[0153]5 (5.1 至 5.2 ) AC-DC/DC-AC 转换器
[0154]6 (6.1,6.4)具有离合器的齿轮箱
[0155]7主配电板
[0156]8 (8.1至8.4)螺旋桨转速控制
[0157]9 (9.1 至 9.4)离合器
[0158]10母线联络线
[0159]11母线联络线
[0160]12、13、14 变压器
[0161]15发电机组
[0162]20控制器
[0163]21 引擎
[0164]22电动机/发电机
[0165]23双速离合器
[0166]24螺旋桨
【权利要求】
1.一种用于船舶的推进系统，该系统包括: 至少两个发电机组，各个发电机组包括原动机和发电机； 电推进单元；以及 储能器； 主配电板，所述至少两个发电机组、所述电推进单元以及所述储能器通过该主配电板彼此连接；以及 控制器，该控制器用于控制所述推进系统，其中， 所述控制器被构造成使得当所述发电机产生超过船舶的瞬时需要的电力时在储能器中存储多余的电力，并且当所述发电机瞬时不足地产生电力时从所述储能器中获取需要的额外能量供船只电力网络使用，并且 所述两个发电机组中的一个发电机组的所述发电机作为用于向所述推进系统提供无功功率的相位补偿器操作。
2.根据权利要求1所述的系统,其中， 作为相位补偿器操作的所述发电机经由离合器连接到所述原动机，并且所述控制器被构造成当所述发电机作为所述相位补偿器操作时，将所述发电机从所述原动机分离。`
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中， 所述主配电板包括经由开关连接的配电板区段，所述开关用于在配电板区段发生故障的情况下将该区段隔离。
4.根据权利要求3所述的系统，其中， 所述电推进单元经由所述开关能够连接到至少两个配电板区段。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其中，所述控制器被构造成 当在供电发电机组中产生故障时，将作为所述相位补偿器操作的所述发电机与其原动机重新接合，并且将该发电机组作为新的供电发电机组操作。
6.一种用于船舶的推进系统，该系统包括: 至少一个发电机组，该至少一个发电机组包括原动机和发电机； 电推进单元；以及 储能器； 主配电板，所述发电机组、所述电推进单元以及所述储能器通过该主配电板彼此连接；以及 控制器，该控制器用于控制所述推进系统，其中， 在所述原动机和所述发电机之间设有传动器，并且 所述控制器被构造成: 基于所述电力消耗调整所述至少一个发电机组的所述原动机的旋转速度，并且 操作该传动器使得所述发电机的速度保持恒定。
7.根据权利要求6所述的系统，其中， 所述传动器提供至少两个传动比，并且所述控制器被构造成调整所述原动机的旋转速度并选择所述传动器的传动比使得所述原动机在高效率模式工作并且所述发电机被以恒定速度驱动。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其中， 所述控制器被构造成根据负载需求提供可变引擎速度，并且 在限定的范围内接受所述发电机基于所述可变引擎速度产生的电力的频率。
9.根据权利要I至8中任一项所述的系统，其中，所述储能器包括电池和/或超级电容器。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其中，所述原动机是内燃机。
11.一种用于控制用于船舶的推进系统的方法，所述推进系统包括:至少两个发电机组，各个发电机组包括原动机和发电机；电推进单元；储能器；主配电板，所述至少两个发电机组、所述电推进单元以及所述储能器通过该主配电板彼此连接，所述方法包括以下步骤: 当所述发电机产生超过船舶的瞬时需要的电力时在储能器中存储多余的电力， 当所述发电机瞬时不足地产生电力时从所述储能器中获取需要的额外能量供船只电力网络使用，以及 所述两个发电机组中的一个发电机组的所述发电机作为用于向所述推进系统提供无功功率的相位补偿器操作。
12.根据权利要求11所述的方法，其中， 作为相位补偿器操作的所述发电机经由离合器连接到所述原动机，所述方法进一步包括以下步骤: 当所述发电机作为所述相位补偿器操作时，将所述发电机从所述原动机分离。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其中， 所述主配电板包括经由开关连接的配电板区段，所述方法进一步包括以下步骤: 在配电板区段中发生故障的情况下，通过相应地操作所述开关将该区段隔离。
14.根据权利要求13所述的方法，其中， 所述电推进单元经由所述开关能够连接到至少两个配电板区段。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的系统，所述方法进一步包括以下步骤: 当在供电发电机组中产生故障时，将作为所述相位补偿器操作的所述发电机与其原动机重新接合，并且将该发电机组作为新的供电发电机组进行操作。
16.一种用于控制用于船舶的推进系统的方法，所述推进系统包括:至少一个发电机组，该发电机组包括原动机和发电机；电推进单元；储能器；以及主配电板，所述发电机组、所述电推进单元以及所述储能器通过该主配电板彼此连接，所述方法包括以下步骤: 基于所述电力消耗调整所述至少一个发电机组的所述原动机的旋转速度，并且 操作设置在所述原动机和所述发电机之间的传动器使得所述发电机的速度保持恒定。
17.根据权利要求16所述的方法，其中 所述传动器提供至少两个传动比，并且所述方法进一步包括以下步骤: 调整所述原动机的旋转速度并选择所述传动器的传动比使得所述原动机在高效率模式工作并且所述发电机被以恒定速度驱动。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤: 根据负载需求提供可变引擎速度，并且 在限定的范围内接受所述发电机基于所述可变引擎速度产生的电力的频率。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，其中，所述储能器包括电池和/或超级电容器。
20.根据权利要求11至19中任一项所述的方法，其中，所述原动机是内燃机。
【文档编号】B63H21/17GK103732490SQ201280040482
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年6月21日 优先权日:2011年6月22日
【发明者】E·希斯塔德, S·德乌夫 申请人:瓦锡兰芬兰有限公司