专利名称：起重机装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及起重机装置，特别涉及发动机驱动发电方式(该发动机驱 动发电方式采用发动机驱动发出驱动电力)的起重机装置。
背景技术：
在港湾等货物集散地，使用起重机装置对船舶及拖车进行集装箱等货 物的装卸。这种起重机装置，使用多个电动机，进行货物的升降、台架的 行走及横向移动等动作。另外，为了向这些电动机供给动作电力，在发动 机驱动发电方式中，采用使用发动机发电装置(该发动机发电装置用柴油 发动机驱动发电机)向各电动机供给必要的电力的结构。
在这种起重机装置中，往往在吊起货物等时成为最大负荷，而在落下 货物等时则几乎不需要电力，负荷变动很大。这样，为了由发电机供给与 最大负荷时一致的电力，就需要使用大型的柴油发动机及发电机。可是， 这种发电机由于成为超过平均负荷的规模，所以在设备成本及运转成本方 面，效率差。
在文献l (特开2001 — 163574号公报)中公开了下述方案给这种起 重机装置设置蓄电装置，在始终用发动机发电装置发电的同时，还在最大 负荷等时由蓄电装置并联地供电，再生时将产生的剩余电力向蓄电装置充 电。这时，因为在发动机发电装置中，始终使柴油发动机以一定的旋转速 度(单位时间的转数)运转发电，所以存在着难以削减运转成本的问题。
在使用发动机发电装置的起重机装置中，为了有效地削减运转成本，人们想到了使柴油发动机以与负荷相应的旋转速度运转，从而改善燃料消 耗率的方法。
可是，在这种技术中，由于使柴油发动机的旋转速度变化时，发电机 发出的电力的频率及电力量变化，所以存在着随着运转状况的差异，不能 获得所需的发电功率的问题。
发明内容
本发明就是针对上述情况研制的，其目的在于提供即使发电装置的发 动机的旋转速度变化时，也能够稳定地供给所需的发电电力的起重机装置。
为了达到上述目的，本发明涉及的起重机装置，具备发电装置，该 发电装置被发动机驱动，输出电力；电动机，该电动机将电力变换成为旨 在装卸货物的驱动力；整流器，该整流器连接在发电装置和电动机之间， 而且将发电装置输出的电力整流；电压升压装置，该电压升压装置在发电 装置和电动机之间与整流器并联，而且将发电装置输出的电力升压整流。
采用本发明后，可以在利用整流器将来自发电装置的发电电力整流的 同时，还利用电压升压装置将来自发电装置的发电电力升压整流。因此， 即使发电装置的发动机旋转速度变化，发电机发出的电力的频率及电力量 变化时，也能够由电压升压装置辅组性地供给发电电力。
这样，即使使发电装置的发动机以与负荷相应的旋转速度运转，也能 够与该发动机旋转速度的变化无关地稳定地供给所需的发电功率，能够同 时实现有效地削减运转成本和稳定地供给发电功率。
图1是表示本发明的一种实施例涉及的起重机装置的结构的方框图。 图2是表示本发明的一种实施例涉及的起重机装置的发电控制处理的流程图。
图3是表示通过整流器作媒介供给的主供给功率和通过电压升压装置 作媒介供给的副供给功率的电力供给特性的图形。
图4是表示由整流器及电压升压装置等两者供给的供给功率的电力供
给特性的图形。
图5是表示本发明的一种实施例涉及的起重机装置的动作例的时序图。
具体实施例方式
下面，参照附图，讲述本发明的实施例。 [实施例的结构]
参照图1，讲述本发明的一种实施例涉及的起重机装置。
图1所示的起重机装置，是向直流公共母线9供给用发动机驱动发出 的电力后，驱动与直流公共母线9连接的电动机30 33，从而进行货物的 装卸的装置。该起重机装置，主要具备发动机发电装置l、整流器13、电 压升压装置2、主巻电动机30、行走电动机31、 32、横向移动电动机33、 逆变器(INV) 41 44、放电装置5、蓄电装置6、控制器(控制装置)7 及直流公共母线9。
本实施例是在将来自整流器13的电力供给直流公共母线9的同时， 还利用电压升压装置2将来自发动机发电装置1的发电电力升压整流后供 给直流公共母线9。
下面，详细讲述本实施例涉及的起重机装置的结构。 发动机发电装置l，具有柴油发动机(DE) ll和交流发电机(G) 12， 是用柴油发动机11驱动交流发电机12发电后，输出交流电流的装置。该 发动机发电装置1具有根据来自控制器7的表示单位时间的发动机转数及 发动机旋转速度的运转指令10，变更柴油发动机11的发动机旋转速度的 功能。
整流器13是在发动机发电装置1和直流公共母线9之间连接，将发 动机发电装置1输出的交流电流整流成为直流电流后供给直流公共母线9 的整流装置。
电压升压装置2是在发动机发电装置1和直流公共母线9之间连接， 与整流器13并联，将发动机发电装置1输出的交流电流升压整流后供给 直流公共母线9的整流装置。作为电压升压装置2的具体例子，有电压升 压用的斩波器装置。
电动机30 33，是将发动机发电装置1的发电电力变换成旨在装卸货 物的驱动力的装置。更详细地说，主巻电动机30是旨在进行货物的升降 的交流电动机。行走电动机31、 32是旨在进行台架的行走的交流电动机。 横向移动电动机33是旨在进行台架的横向移动的交流电动机。
逆变器41，是将直流公共母线9上的直流电流变换成交流电流后供给 主巻电动机30及行走电动机31的DC/AC变换器。
逆变器42，是将直流公共母线9上的直流电流变换成交流电流后供给 主巻电动机30及行走电动机32的DC/AC变换器。
逆变器43，是将直流公共母线9上的直流电流变换成交流电流后供给 横向移动电动机33的DC/AC变换器。
逆变器44，是将直流公共母线9上的直流电流变换成交流电流后，作 为照明、空调及各种辅机的电源供给的DC/AC变换器。
放电装置5，是使用电阻器等，将落下货物等再生时直流公共母线9 上产生的剩余直流电流加以放电的电路装置。
蓄电装置6，是内置电池及电容器等的蓄电池的电路装置，具有按照 整流器13及电压升压装置2对于直流公共母线9而言的电力供给状况和 起重机的运转状况中至少一个，利用蓄电池对直流公共母线9进行充放电 的功能。控制器7，具有CPU等微处理器及其外围电路，从微处理器或外围电
路设置的存储器中读出程序后执行，从而使程序和上述硬件协同动作，实 现旨在控制整个起重机装置的各种功能。
作为控制器7主要的功能部，具有起重机运转功能(该起重机运转功 能根据通过操作杆及操作开关作媒介检出的操作者的指令输入70，控制逆 变器41 44，从而控制货物的升降、台架的行走及横向移动等运转状况)、 电力供给状况确认功能(该电力供给状况功能确认对于直流公共母线9而 言的发动机发电装置1通过整流器13及电压升压装置2作媒介的电力供 给状况)及发电控制功能(该发电控制根据确认的电力供给状况，向发动 机发电装置1输出表示柴油发动机旋转速度的运转指令10)。
利用电力供给状况确认功能确认对于直流公共母线9而言的电力供给 状况时，如果对于必要的负荷功率和规定的阈值加以比较，就能够确认电 力供给的过剩与不足。
作为计算负荷功率的具体的方法，可以采用根据供给直流公共母线9 的电力的变动、电动机30 33的旋转速度(单位时间的转数)或操作者 下达的指令输入70进行计算的方法，可以至少使用这3个方法中的某一 个。
关于使用供给直流公共母线9的电力的变动的方法，例如可以监视由 整流器13供给直流公共母线9的电力的电流及电压，作为负荷功率，计 算由这些电流及电压实际供给的电力。
关于使用电动机30 33的旋转速度45的方法，可以使用控制器7指 令逆变器41 44的旋转速度，根据这些旋转速度和各电动机30 33的动 作特性，计算电动机30 33消耗的负荷功率。此外，因为旋转速度45与 逆变器41 44向电动机30 33输出的交流电流的输出频率相等，所以作 为旋转速度45，可以取得逆变器41 44的输出频率后使用。
关于使用指令输入70的方法，可以按照货物的升降、台架的行走及横向移动等运转操作，预先计测必要的负荷功率，保存到存储器中，从存 储器中读出与实际检出的指令输入70对应的负荷功率。
接着，参照图2 图4，详细讲述作为本发明的一种实施例涉及的起 重机装置的动作。在这里，以根据供给直流公共母线9的电力的变动确认 电力供给状况为例，进行讲述。
控制器7按照操作者的开始运转操作的检出情况，向发动机发电装置 1输出表示开始发电的运转指令10后，开始图2的发电控制处理。
控制器7首先利用电力供给状况确认功能，检出供给直流公共母线9 的供给功率14 (步骤SIOO)，计算出与该供给功率14对应的发动机旋转 速度N (步骤SIOI)。
关于通过整流器13作媒介供给直流公共母线9的主供给功率PM和发 动机旋转速度N，发动机发电装置1具有图3所示的那种电力供给特性。 这种电力供给特性， 一般具有主供给功率PM随着发动机旋转速度N的增 加而单调增加，达到规定的最大电力值后衰减的倾向。所以，预先用函数 及表格形式将这种电力供给特性保存到存储器中后，就可以计算出为了供 给所需的主供给功率PM即检出的供给功率14所需的发动机旋转速度N。
接着，控制器7利用电力控制功能，向发动机发电装置1输出表示用 电力供给状况确认功能计算出的发动机旋转速度N的运转指令(步骤 S104)，返回步骤SIOO。
这样，由于按照对于直流公共母线9而言的电力供给状况调整发动机 发电装置1的发动机旋转速度，所以能够使柴油发动机以与负荷相应的旋 转速度运转，从而改善燃料消耗率。
这时，发动机发电装置l的发动机旋转速度的变化，被作为交流发电 机12的旋转速度即用交流发电机12发出的交流电流的频率变化表现。因此，整流器13输出的主供给功率PM也按照输入的交流电流的频率变化。 与此不同，电压升压装置2则如图3所示，与发动机发电装置l的发 动机旋转速度N的变化无关，将来自发动机发电装置1的发电电力升压整 流后，作为一定的副供给电压PSa (—定的电压)，供给直流公共母线9。
这样，因为与主供给功率PM同时地向直流公共母线9输出副供给功 率PS，所以由整流器13及电压升压装置2等两者供给的供给功率14，被 合成为图3所示的两者的电力供给特性，成为图4的那种电力供给特性。 就是说，在发动机旋转速度N小于Nth时，主供给功率PM〈副供给功率 PS，向直流公共母线9供给副供给功率PS;在发动机旋转速度N为Nth 以上时，主供给功率PM^副供给功率PS，向直流公共母线9供给主供给 功率PM。
这样，就能够与发动机发电装置1的发动机旋转速度N的变化无关地 稳定地供给所需的发电电力。
接着，参照图5，详细讲述本发明的一种实施例涉及的起重机装置的 动作。在这里，以负荷功率34降低、发动机发电装置1的发动机旋转速 度降低时为例，进行讲述。 .
假设在时刻TO以前，进行负荷功率34为PLa的任意的起重机动作， 发动机发电装置1的发动机旋转速度N被控制器7设定成为Na。这时，主 供给功率PM为PMa，大于副供给功率PSa (—定值)，所以作为供给功率 14，供给PMa。
在时刻T0中，起重机动作结束后，负荷功率34开始下降时，控制器 7按照运转指令10，依次设定与逐渐下降的负荷功率34对应的发动机旋 转速度N。这样，由于发动机发电装置1使发动机旋转速度N逐渐下降， 所以主供给功率PM逐渐下降，供给功率14也逐渐下降。
然后，负荷功率34在时刻T2中，降低到PLb为止，发动机旋转速度N也降低到Nb为止，主供给功率PM也降低到PMb为止。
在这里，因为在主供给功率PM降低到PSa (〉PMb)为止的时刻Tl
时，成为PSa〉PM，所以时刻T1以后，供给功率14被保持为副供给功率
PM的PMa。
然后，在时刻T3中，开始新的起重机动作后，负荷功率34开始上升 时，控制器7按照运转指令10，依次设定与逐渐上升的负荷功率34对应 的发动机旋转速度N。这样，由于发动机发电装置1使发动机旋转速度N 逐渐上升，所以主供给功率PM逐渐上升，供给功率14也逐渐上升。
然后，负荷功率34在时刻T5中，上升到PLa为止，发动机旋转速度 N也上升到Na为止，主供给功率PM也上升到PMa为止。
在这里，因为在主供给功率PM上升到PSa (<PLa)为止的时刻T4 时，成为PSa<PM，所以时刻T4以后，供给功率14与主供给功率PS相等。 .
这样，本实施例在将来自整流器13的电力供给直流公共母线9的同 时，还利用电压升压装置2将来自发动机发电装置1的发电电力升压整流 后供给直流公共母线9。因此，例如按照负荷下降，使发动机发电装置1 的发动机旋转速度N降低后，即使来自整流器13的供给功率下降时，也 能够由电压升压装置2用供给功率补充。
这样，即使使发动机发电装置1的柴油发动机以与负荷相应的旋转速 度运转，也能够与该发动机旋转速度的变化无关地稳定地供给所需的发电 电力，能够同时实现有效地削减运转成本和稳定地供给发电电力等两者。
另外，电压升压装置2—般是成本比蓄电装置便宜的设备规模，能够 直到起重机动作结束为止长时间地稳定地供给比蓄电装置大的电力。这 样，作为整个起重机装置，可以有效地削减成本。
另外，在本实施方式中，可以如图l所示，使蓄电装置6与直流公共母线9连接，按照对于直流公共母线9而言的来自整流器13及电压升压 装置2的电力供给状况或该起重机的运转状况，向直流公共母线9进行利 用蓄电池的充放电。
例如如图5所示，在时刻T3中，在开始提高发动机发电装置1的发 动机旋转速度N后，直到主供给功率达到最大值PM的时刻T5为止的期间， 整流器13往往不向直流公共母线9供给功率。这时，能够由蓄电装置6 的蓄电池向直流公共母线9放电，补充不够部分的电力。另外，在来自时 刻TO的再生时及电动机30 33的消耗电力较低的期间，如果将直流公共 母线9产生的剩余电力向蓄电装置6的蓄电池充电，就能够有效地利用剩 余电力。
关于蓄电装置6的充放电控制，例如可以和对于发动机发电装置1而 言的运转指令10同样，利用控制器7，根据对于直流公共母线9而言的来 自整流器13及电压升压装置2的电力供给状况和由起重机操作70获得的 该起重机的运转状况中的至少一个，输出对于蓄电装置6而言的充放电指 令。
或者还可以给蓄电装置6设置充放电控制功能，在直流公共母线9的 直流电压低于规定的放电阈值以下时，向直流公共母线9供给蓄电池积蓄 的直流电流，在直流公共母线9的直流电压上升到规定的充电阈值以上时， 将直流公共母线9的直流电流向蓄电池充电。
这样，能够在电动机30 33的旋转加速时等需要许多电力的期间， 避免向发动机发电装置1、整流器13及电压升压装置2施加较大的负荷。 另外，由于只在这种负荷功率成为峰值的期间暂时使用蓄电装置6，所以 不需要很大的蓄电容量，与上述现有技术相比，能够降低蓄电装置6所需 的设备成本。
在以上的各实施例中，作为旨在利用控制器7取得负荷功率的具体结构，以计算供给直流公共母线9的电力的变动为例进行了讲述。但并不局
限于此，例如可以按照电动机30 33的旋转速度45及操作者下达的起重 机操作70，计算负荷功率34，获得和上述同样的作用效果。
例如电动机30 33的旋转速度45与各自的电力消耗有着密切的关 系，能够作为各电动机30 33的动作特性表示。另外，这些旋转速度45 与各逆变器41 44输出的交流电流的频率相等。所以，在控制器7中， 能够参照存储器预先保存的各电动机30 33的动作特性，求出与从各逆 变器41 44取得的旋转速度45对应的消耗电力，根据这些消耗电力的总 和，计算出负荷功率34。
另外，货物的升降、台架的行走及横向移动等起重机的各个动作，分 别需要固有的负荷功率，可以将两者的关系作为某种程度的固定的关系掌 握。这样，可以预先在控制器7的存储器中保存起重机动作和该动作所需 的负荷功率的对应关系，按照起重机操作70的操作输入，参照上述对应 关系，按照操作输入的起重机操作所需的各起重机动作，取得负荷功率， 根据它们的总和，计算出操作输入的起重机操作所需的负荷功率。
权利要求
1、一种起重机装置，具备发电装置，该发电装置由发动机驱动，输出电力；电动机，该电动机将电力变换成为用于装卸货物的驱动力；整流器，该整流器连接在所述发电装置与所述电动机之间，对所述发电装置输出的电力进行整流；电压升压装置，该电压升压装置在所述发电装置与所述电动机之间与所述整流器并联连接，对所述发电装置输出的电力进行升压整流。
2、 如权利要求1所述的起重机装置，其特征在于进而具备控制装 置，该控制装置与所述发电装置连接，指令所述发电装置以与所述电动机 消耗的负荷功率对应的发动机旋转速度运转。
3、 如权利要求1所述的起重机装置，其特征在于所述电压升压装 置，不受所述发电装置的发动机旋转速度的变化影响，通过升压整流输出 固定的电压。
4、 如权利要求1所述的起重机装置，其特征在于进而具备直流公 共母线，该直流公共母线连接在所述电动机与所述整流器及所述电压升压 装置之间。
5、 如权利要求4所述的起重机装置，其特征在于进而具备蓄电装 置，该蓄电装置与所述直流公共母线连接，按照对于所述直流公共母线而 言的来自所述整流器及所述电压升压装置的电力供给状况和该起动机的 运转状况中的至少一个，对所述直流公共母线进行充放电。
6、 如权利要求4所述的起重机装置，其特征在于进而具备蓄电装 置，该蓄电装置与所述直流公共母线连接，在所述直流公共母线的直流电 压降低到规定的放电阈值以下时，将积蓄的直流电供给所述直流公共母 线；在所述直流公共母线的直流电压上升到规定的放电阈值以上时，由所 述直流公共母线进行直流电充电。
全文摘要
一种起重机装置，在整流器(13)供电的同时，由电压升压装置(2)将发动机发电装置(1)的发电电力升压整流后供给电动机(30～33)。这样，即使发动机发电装置(1)的柴油发动机的转速产生变化，也能稳定的供给所需的发电功率。
文档编号B66C13/00GK101652312SQ20088001110
公开日2010年2月17日 申请日期2008年3月31日 优先权日2007年3月30日
发明者佐藤宗史, 原田秀和, 川口昌治, 栢菅信哉 申请人:三井造船株式会社