專利名稱：運行具有廢熱回收的船舶驅動系統(tǒng)的方法以及具有廢熱回收的船舶驅動系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種如權利要求1前序部分所述的用于使具有廢熱回收
的船舶驅動系統(tǒng)運行的方法以及如權利要求8前序部分所述的具有廢熱 回收的船舶驅動系統(tǒng)；例如由在2004年4月28/29日在倫敦Green Ship 會議上發(fā)表的公開文獻"Less emission through waste heat recovery (通過 廢熱回收降低排放)"，Waertsilae公司，2004年4月中已知這種船舶驅 動系統(tǒng)。
背景技術：
用于大型貨船、例如集裝箱船的驅動系統(tǒng)通常包括緩慢運行的二沖 程柴油發(fā)電機形式的主機，用于產生驅動軸裝置、例如螺旋槳軸的機械 能，主機與船螺旋槳耦聯。這種發(fā)動機的驅動功率從約IOMW開始到目 前的超過70MW。
船舶甲板上的消耗器 一般由船舶電網提供由發(fā)電機產生的電能，發(fā) 電機由比主機更快運轉的輔機、 一般是快速運轉的四沖程柴油發(fā)動機驅 動。
近年來燃料價格的提高、期望更低的排放和更低的運行成本對于利 用主機廢熱回收能量產生極大興趣。尤其在主機的廢氣和冷卻劑中存在廢熱。
在由上述的文獻已知的船舶驅動系統(tǒng)中廢熱回收系統(tǒng)由主才幾廢熱 產生電能并將電能饋送到電網。通過逆變器(Umrichter)與電網連接的 軸發(fā)動機/發(fā)動機與軸裝置耦聯并且在發(fā)動機運行中將電網的電能轉換 成驅動軸裝置的機械能并且在發(fā)電機運行中將軸裝置的機械能轉換成 船舶電網的附加電能。
只要廢熱回收系統(tǒng)將能量饋送到船舶電網里面，通過功率管理系統(tǒng) 使用于驅動發(fā)電機的輔機卸載或者在優(yōu)選的情況下甚至斷開。附加地可 以通過軸發(fā)電機/發(fā)動機在發(fā)電機運行中使電能饋送到船舶電網并由此 還進一步降低輔機的功率需求。通過這些措施可以明顯地降低燃料和運行成本以及輔才幾的排;改。
首要目的是，盡可能將所有的由廢熱回收系統(tǒng)提供的電能饋送到船 舶電網里面。如果廢熱回收系統(tǒng)甚至產生比船舶消耗器所需更多的能 量，則可以通過這種能量盈余在發(fā)動機運行中驅動軸發(fā)電機/發(fā)動機并由 此將附加的驅動力給到螺旋槳軸。因此在這種運行情況下廢熱回收系統(tǒng) 只將電能饋送到船舶電網里面，而斷開輔機。
在通過廢熱回收系統(tǒng)產生能量不可預見地故障時通常持續(xù)一段時 間，直到通過頂置的功率管理系統(tǒng)起動輔機并且由此驅動的發(fā)電機產生 船舶電網的電能。因此通過廢熱回收系統(tǒng)產生的能量可能導致電網電壓 和電網頻率中斷并由此導致船舶消耗器安全斷路直到導致船舶電網完 全停電，即，斷開船舶消耗器的運行。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是，提供一種用于使上述形式的船舶驅動系統(tǒng)運行的 方法和船舶驅動系統(tǒng)，通過它們可以避免在通過廢熱回收系統(tǒng)產生能量 發(fā)生故障時的電網故障，尤其是船舶停電。
通過如權利要求1所述的方法實現針對方法的目的；從屬權利要求 2至7的內容是本方法的有利擴展方案。通過如權利要求8所述的船舶 驅動系統(tǒng)實現針對船舶驅動系統(tǒng)的目的；從屬權利要求9至14的內容 是船舶驅動系統(tǒng)的有利擴展方案。
按照本發(fā)明的方法規(guī)定，在軸發(fā)電機/發(fā)動才幾處于發(fā)動沖幾運行且通過 廢熱回收系統(tǒng)產生能量發(fā)生故障時，使軸發(fā)電機/發(fā)動機從發(fā)動機運行轉 換到發(fā)電機運行，其中在轉換時間期間，能量源這樣將電能饋送到船舶 電網里面，使得船舶電網的電壓和頻率都不低于給定的極限值。
通過適當地選擇船舶電網的電壓和頻率的4及限值可以避免電網故 障。尤其是可以有針對性地在通過廢熱回收系統(tǒng)產生能量發(fā)生故障時， 保證對于船舶甲板上的船舶運行必要的消耗器的功能運行，并由此避免
船舶停電。
按照本發(fā)明方法的有利擴展方案，作為逆變器使用直流中間回路逆 變器(Gleichstrom-Zwischenkreisumnchter),而作為能量源4吏用用于船 舶電網的旋轉的無功功率機。因此，在這種逆變器的情況下產生無功功 率本來就必需的無功功率機，就在通過廢熱回收系統(tǒng)產生能量發(fā)生故障時被用于支持船舶電網。因此避免對于其它附加能量源的附加空間需求。
按照本發(fā)明方法的可選擇擴展方案，作為逆變器使用直流電壓中間
回路逆變器(Gleichspannung-Zwischenkreis-Umrichter ), 而作為能量源
使用這個逆變器的直流電壓中間回路的中間回^各電容器。在這里對于逆 變器運行、尤其是對于其無功功率輸出本來就必需的并因此已經存在的 中間回路電容器，在廢熱回收系統(tǒng)產生能量發(fā)生故障時也被用于支持船 舶電網。因此避免對于其它附加能量源的附加空間需求。
所述逆變器具有電網側的和發(fā)動^L側的變流器(Stromrichter ),它 們分別具有可控的變流器閥，并且通過改變變流器閥的接通持續(xù)時間實 現軸發(fā)電機/發(fā)動機從發(fā)動機運行到發(fā)電機運行的轉換，由此能夠特別迅 速地使軸發(fā)電機/發(fā)動^幾從發(fā)動才幾運行轉換到發(fā)電才幾運4亍。
此外如果由廢熱回收系統(tǒng)在繞過軟件控制的功率管理系統(tǒng)的情況
發(fā)電才幾運行的轉換。
在通過廢熱回收系統(tǒng)產生能量發(fā)生故障時，斷開連接在船舶電網上 的對于船舶運行非必要的電消耗器，由此可以使能量源的尺度在轉換期 間饋送的能量方面并由此在其空間需求方面保持較小。
^接照本發(fā)明的一種具有廢熱回收的船舶驅動系統(tǒng)，尤其用于扭J1i安 照本發(fā)明的方法，包括
-控制和調節(jié)系統(tǒng)，用于在通過廢熱回收系統(tǒng)產生能量發(fā)生故障時 使軸發(fā)電機/發(fā)動機從發(fā)動機運行轉換到發(fā)電機運行，以及
-能量源，通過該能量源，在從發(fā)動機運行轉換到發(fā)電機運行期間 使電能饋送到船舶電網，其中使從發(fā)動機運行轉換到發(fā)電機運行的時間 與能量源的尺度在所述轉換時間內饋送到船舶電網里面的能量方面這 樣相互協(xié)調，從而基于在轉換期間饋送到船舶電網里面的能量，使船舶
電網的電壓和頻率都不低于給定的極限值。
對于按照本發(fā)明的方法所述的優(yōu)點相應地適用于按照本發(fā)明的船
4白馬區(qū)動系纟克。


下面借助于附圖中的實施例詳細描述本發(fā)明以及按照從屬權利要求特征的本發(fā)明的其它有利擴展方案。附圖中
圖1以原理框圖示出按照本發(fā)明的第一有利擴展方案的船舶驅動系
統(tǒng)，
圖2示出圖1中控制和調節(jié)系統(tǒng)的結構示例，
圖3示出使軸發(fā)電機/發(fā)動機從發(fā)動機運行轉換到發(fā)電機運行的示
例，
圖4以原理框圖示出按照本發(fā)明的第二有利擴展方案的船舶驅動系統(tǒng)。
具體實施例方式
在圖1中極大簡化示出用于大型集裝箱船的具有廢熱回收系統(tǒng)的船 舶驅動系統(tǒng)1，其具有由緩慢運轉的二沖程柴油發(fā)動機構成的主機2, 它在螺旋槳軸3上具有用于驅動船舶的船舶螺旋槳4。
船舶電網5用于對船載的電氣設備和系統(tǒng)供電。在此區(qū)分成必要消 耗器與非必要的消耗器(如旅店負載)，必要消耗器的斷開導致船舶甲 板上停電，非必要的消耗器不導致停電。為了清晰在圖1中分別只示出 唯一的必要消耗器6和唯一的非必要消耗器7,在實踐中大量的這種消 耗器6、 7分別由船舶電網5供電。
為了對于船舶電網5產生能量設有多個發(fā)電機8,它們分別由比主 機更快運轉的輔機9驅動。輔機9 一般是快速運轉的四沖程柴油發(fā)動機， 具有例如直到5MW的功率。各一個發(fā)電機8和一個柴油發(fā)動4幾9通常 組成柴油發(fā)電才幾組10。
軸發(fā)電機/發(fā)動機11在機械上與螺旋槳軸3耦聯并且通過逆變器12 和變壓器35與船舶電網5電連接。逆變器12由直流中間回路逆變器構 成，并且由發(fā)動機側的變流器13和電網側的變流器14組成。
軸發(fā)電機/發(fā)動機11由緩慢運轉的同步電機構成，并且優(yōu)選沒有中 間傳動機構直接作用于螺旋槳軸上。但是軸發(fā)電機/發(fā)動機1也可以通 過傳動機構耦聯在螺旋槳軸3上或者與主機2的曲軸耦聯，確切地說在 遠離螺旋槳軸3的端部。
用于軸發(fā)電機/發(fā)動機11的激勵電流lE同樣由船舶電網5引出并且 通過激勵變流器15控制和調節(jié)。
通過控制和調節(jié)流過逆變器12的電能流和激勵電流，可以使軸發(fā)電機/發(fā)動機11或者作為發(fā)動機，或者作為發(fā)電機運行。在發(fā)動機運行
中，來自船舶電網5的電能轉換成用于驅動船舶螺旋槳4的機械能。因 此可以使船舶電網5中的功率儲備用于加大船舶的驅動功率，由此或者 提高船速或者在保持相同船速的同時使主機2卸載。在發(fā)電機運行中， 使螺旋槳軸3的機械能轉換成用于船舶電網的5的電能。由此可以使主 機2的功率儲備用于產生用于船舶電網5的能量。為此優(yōu)選使軸發(fā)電機 /發(fā)動才幾11的額定功率至少為主才幾2額定功率的5%。
通過共用的、優(yōu)選以數字技術構成的控制和調節(jié)系統(tǒng)16來實現通 過逆變器12和激勵變流器15對軸發(fā)電機/發(fā)動機的控制和調節(jié)。在此通 過控制和調節(jié)系統(tǒng)16相互獨立地對變流器13、變流器14和激勵變流器 15進行控制和調節(jié)。
為此使控制和調節(jié)系統(tǒng)16通過未示出的測量裝置獲得軸發(fā)電機/發(fā) 動才幾的轉速、發(fā)動機電壓UM、發(fā)動機頻率fM、中間回^各電流Id、電網 電壓UN和電網頻率fN。
因為直流中間回路逆變器只能將有功功率饋送到船舶電網5里面， 因此船舶電網5的無功功率需求由由構造成同步發(fā)電機的無功功率機 17滿足。無功功率機17在正常運行中只作為移相器工作，并且不饋送 有功功率到電網5里面。起動逆變器18和起動電才幾19用于起動無功功 率機17。同樣通過控制和調節(jié)系統(tǒng)16實現對起動逆變器18的控制。
廢熱回收系統(tǒng)20附加地將主機2的熱量轉換成用于船舶電網5的 電能。為此使來自主機2廢氣的熱量通過熱交換器21傳遞到未示出的 蒸汽回路，在該蒸汽回路中連接蒸汽渦輪機22，該蒸汽渦輪機與渦輪發(fā) 電機23耦聯。 一部分廢氣在輸送到熱交換器21之前還輸送到功率渦輪 機24,該功率渦輪機同樣與渦輪發(fā)電機23耦聯。由渦輪發(fā)電機23產生 的電能饋入到船舶電網5里面。
軟件控制的功率管理系統(tǒng)30負責對于不同的消耗器提供滿足需要 的電能，并且根據要求和可用的功率通過開關31、 32、 33使單個消耗 器6、 7、柴油發(fā)電機組10、渦輪發(fā)電機23或軸發(fā)電機/發(fā)動機11接通 或斷開船舶電網5。功率管理系統(tǒng)30為此通過控制導線34或其它通訊 連接與開關31、 32、 33、柴油發(fā)電機機組IO、控制和調節(jié)系統(tǒng)16以及 廢熱回收系統(tǒng)20的未示出的控制和調節(jié)系統(tǒng)相連接。
在船舶驅動系統(tǒng)1運行時首要目的是，使整個由廢熱回收系統(tǒng)20提供的電能饋送到船舶電網5里面。只要渦輪發(fā)電機23將能量饋送到 船舶電網里面，就通過功率管理系統(tǒng)使柴油發(fā)電機組10卸載，如果可
能，甚至斷開。通過這些措施可以明顯減少燃料和運行成本以及柴油發(fā)
電機組10的排放。
如果廢熱回收系統(tǒng)20甚至產生多于船舶消耗器6、 7所需的能量， 則通過這個能量盈余使軸發(fā)電機/發(fā)動機11在發(fā)動機運行中運行，并由 此將附加的驅動力給到螺旋槳軸3。因此在這個運行情況下只是廢熱回 收系統(tǒng)20饋送電能到船舶電網里面；而柴油發(fā)電機組10斷開。
但是通過廢熱回收系統(tǒng)20產生能量的發(fā)生意外故障，例如在事故 的情況下，可能導致船舶電網20的電壓和頻率中斷，伴隨著必要和非 必要消耗器的安全斷路，并由此導致船舶停電，因為這會持續(xù)幾秒鐘， 直到柴油發(fā)電機組10起動并對于船舶電網5提供電能。為了避免這一 點，使軸發(fā)電機/發(fā)動機在產生事故信號后短于1秒鐘的時間內從發(fā)動機 運行轉換到發(fā)電機運行。在轉換時間期間，使電網5的能量需求由無功 功率機18的旋轉動能提供。這在短時間承擔必要消耗器的供電并為此 饋送能量到船舶電網5中，而且這樣饋送，使船舶電網5的電壓和頻率 不低于給定的極限值。在此這樣選擇極限值，使得要避免必要船舶消耗 器6的安全斷路，否則它可能導致船舶停電。為此使轉換時間與無功功 率機在轉換時間期間的能量輸出能力相互協(xié)調。此外對于短于1秒鐘的 轉換時間，目前經常使用的具有4-7MVA功率的無功功率機的能量儲 存和輸出能力是足夠的，因此無需為了在轉換時間期間饋送能量而有目 的地使設計尺度過大。
如果渦輪發(fā)電機23可以覆蓋船舶電網5和不同變流器的無功功率 需求，則無需無功功率機17運行并且可以斷開它。但是在渦輪發(fā)電機 23故障時,也不能使無功功率機的旋轉動能供支持船舶電網5使用。因 此無功功率機17在通過渦輪發(fā)電機產生能量時也繼續(xù)運行。
一方面可以由此實現短的轉換時間，即廢熱回收系統(tǒng)20直4妻通過 導線連接36,即在繞過軟件控制的功率管理系統(tǒng)30的情況下，給控制 和調節(jié)系統(tǒng)16發(fā)送事故信號。由此可以避免通過功率管理系統(tǒng)的軟件 引起的信號傳遞延遲。
為此使控制和調節(jié)系統(tǒng)16具有信號輸入端，它通過導線連接36、 即，通過"硬"布線直接與廢熱回收系統(tǒng)20的用于事故觸發(fā)的信號傳感器連接。在實施例中，信號傳感器是開關32的未示出的無電位輔助
觸點，該開關在故障時打開，用于使渦輪發(fā)電機23與電網5分開。
此外可以實現這種短的轉換時間，即在由發(fā)動機運行轉換到發(fā)電機 運行時沒有脈沖斷開地、即，僅僅通過改變接通時刻以及由此的變流器
閥的接通持續(xù)時間來實現變流器13、 14和激勵變流器15的控制。在此 在使用晶閘管作為變流器閥時， 一般只通過所謂的控制角oc控制接通時 刻。在使用GTO、 IGBT或IGCT時，不僅可以控制接通時刻，而且可 以控制斷開時刻。
變流器閥沒有脈沖斷開的這種控制由此實現，即控制和調節(jié)系統(tǒng)16 通過逆變器12和變流器15，在發(fā)動機運行和發(fā)電才幾運行中通過相同的 調節(jié)方式調節(jié)軸發(fā)電機/發(fā)動機。由此可以避免在從發(fā)動機運行到發(fā)電機 運行過渡時的斷開脈沖和由此伴隨而來的延遲，例如對發(fā)動機和發(fā)電機 運行采用不同調節(jié)方式所必然的那樣。
中調節(jié)轉矩，并由此與接收或給出的電功率成比例，因為轉速相對緩慢 地變化。按照圖2,控制和調節(jié)系統(tǒng)16—方面具有用于在發(fā)電機運4亍中 產生轉矩理論值MG的調節(jié)元件41,另 一方面具有用于對于發(fā)動機運行 產生轉矩理論值MM的調節(jié)元件42,其中通過轉換43保證，兩個理論 值中的只 一 個理論值在發(fā)電才幾運行和發(fā)動才幾運^亍中連接到后繼的控制 元件44上用于控制逆變器12和15。調節(jié)元件41、 42、轉換43和控制 元件44優(yōu)選由功能組件在軟件中實現。
下面參照圖3對于在變流器13、 14、 15中使用晶閘管作為變流器 閥的情況解釋從發(fā)動機運行轉換到發(fā)電機運行。在此通過相應控制角來 控制變流器13、 14和15的變流器閥的接通持續(xù)時間并由此控制從發(fā)動 機運行轉換到發(fā)電機運行。通過晶間管的電流取決于其觸發(fā)時刻。控制 角表明上述觸發(fā)時刻相對于在電壓過零點時的觸發(fā)偏移了多大的程度。 通過控制控制角可以控制通過變流器的電流并因此控制變流器輸出側 上的電流和電壓。
圖3示出信號導線36上的事故信號S、船舶電網5的功率需求PN、 逆變器12的電網側的功率接收/輸出PM、發(fā)動機側的變流器13的控制
角OCm、電網側的變流器14的控制角OCN和激勵電流lE隨時間的變化。
在時刻tl,事故信號S通過躍變到值So發(fā)出廢熱回收系統(tǒng)20事故信號。由此一方面在繞過功率管理系統(tǒng)30的情況下，通過斷開非必要
消耗器7降低船舶電網5的功率需求PN。另一方面控制和調節(jié)系統(tǒng)16 使軸發(fā)電機/發(fā)動機11在短于1秒鐘以內從發(fā)動機運行轉換到發(fā)電機運 行。為此在第一步驟中這樣控制電網側的變流器14,使得盡可能迅速地 中斷從電網5到變流器14的電流，并由此也使對船舶電網5的電功率 需求進一步下降。
為此用于發(fā)動機運行的調節(jié)元件42使轉矩理論值MM瞬時下降到 零，由此使用于控制變流器14的閥的控制角aN從其初始值ai加大到 值oc2。
總體上通過這些措施使船舶電網的功率需求PN下降到值PNmm。此
和調節(jié)系統(tǒng)16里面。
如果軸發(fā)電機/發(fā)動機11在發(fā)動機運行中已經在場減弱范圍中運
行，在下一步驟中這樣控制激勵變流器15,使得通過激勵電流IE使發(fā)動
機電壓UM這樣多地降低，使得避免逆變器12的晶閘管的換流器跳閘的 危險。這一點通過改變激勵變流器15的晶閘管的控制角a!E實現。
軸發(fā)電機/發(fā)動機11的激勵降低到對于發(fā)電機運行所爭取的值所需 的時間可以由此減小，即控制激勵變流器15,使激勵電流lE首先下降到 小于實際上對于發(fā)機運行所爭取的值，并且接著提高到所述所爭取的 值。已經證實特別有利的是，如同在實施例的情況中那樣，使激勵電流 首先下降到0.6* 并接著提高到0.8*1
如果軸發(fā)電機/發(fā)動機11在發(fā)動機運行中已經不在場減弱范圍中運
行，發(fā)動機電壓UM已經足夠地小，用于避免在逆變器12中的換流器跳閘。
在下一步驟中，在時刻t2通過控制和調節(jié)系統(tǒng)16這樣控制發(fā)動機 側的變流器13,使能量流方向通過變流器13反向，即，變流器13接收 軸發(fā)電機/發(fā)動機11的能量，轉換成直流并且輸送到直流中間回路37。 這一點通過使用于控制變流器14的閥的控制角aM從其初始值a固變 小到值aM2實現。軸發(fā)電機現在從發(fā)動才幾的運行轉換到發(fā)電才幾運4亍。
在下一步驟中，在時刻t3通過控制和調節(jié)系統(tǒng)16這樣控制電網側 的變流器14,使得它使輸送到變流器13的直流中間回路37的能量轉換 成具有船舶電網5頻率的電流并且饋送到電網5里面。這一點由此實現，使用于控制變流器14的閥的控制角aN從值OCN2減小到值OCN3。
現在逆變器12將具有取決于主機2轉速的頻率并因此與船舶電網5 不同頻率的發(fā)動機側電流轉換成具有船舶電網5頻率的電流。在此電網 電壓的頻率由控制和調節(jié)系統(tǒng)16調節(jié)到在開始轉換前其在船舶電網5 中的瞬時值。
在轉換到發(fā)電機運行時間期間由船舶電網5必需的能量E由無功功 率機18饋送，因此船舶電網5的頻率和電壓都不低于給定的極限值， 這樣選擇極限值，使得可靠地避免必要消耗器7的安全斷路。
代替直流中間回路逆變器12也可以使用直流電壓中間回路逆變器。 在這種情況下，使船舶電網5的無功功率需求通過直流電壓中間回路逆 變器的中間回路電容器滿足，因此無需單獨的無功功率機。
為此圖4示出船舶驅動系統(tǒng)50，它相當于圖l的船舶驅動系統(tǒng)l， 例外是，直流中間回路逆變器通過直流電壓中間回路逆變器51替換并 且省去無功功率機。
在從發(fā)動機運行轉換到發(fā)電機運行期間，中間回路電容器52這樣 饋送電能到船舶電網里面，使船舶電網5的電壓和頻率都不低于給定的 極限值。為此使從發(fā)動機運行轉換到發(fā)電機運行的時間以及中間回路電 容器52的尺度在轉換時間中饋送到船舶電網5中的能量方面相互協(xié)調。
在所述的具有晶閘管-變流器閥的變流器和其通過控制角a控制 的情況下，轉換時間t3 -tl達到短于1秒鐘。
如果不僅在接通方面，而且在斷開方面使用可控的變流器閥，例如 IGBT-變流器閥，可以代替通過控制角，而通過脈沖圖形實現其控制 (PWM調制)。在這種情況下，在電網側的變流器中實現電網電流的截 止，它使能量方向在發(fā)動機側的變流器中反向，并且通過電網側的變流 器分別通過改變變流器的脈沖圖形使能量饋送到具有電網電壓和電網 頻率的船舶電網里面。由此甚至能夠實現10 0 m s范圍內的轉換時間。
權利要求
1. 一種用于通過廢熱回收使船舶驅動系統(tǒng)(1，50)運行的方法，包括-主機(2)，該主機驅動與船舶螺旋槳(4)耦聯的軸裝置(3)，-廢熱回收系統(tǒng)(20)，該廢熱回收系統(tǒng)由主機(2)的廢熱產生電能并饋送到船舶電網(5)中，-通過逆變器(12)與電網(5)連接的軸發(fā)電機/發(fā)動機(11)，該軸發(fā)電機/發(fā)動機與軸裝置(3)耦聯，并且該軸發(fā)電機/發(fā)動機在發(fā)動機運行中將來自船舶電網(5)的電能轉換成用于驅動軸裝置(3)的機械能，并且在發(fā)電機運行中將軸裝置(3)的機械能轉換成用于船舶電網(5)的電能，其特征在于，在軸發(fā)電機/發(fā)動機(11)處于發(fā)動機運行且通過廢熱回收系統(tǒng)(20)產生能量發(fā)生故障時，使軸發(fā)電機/發(fā)動機(11)從發(fā)動機運行轉換到發(fā)電機運行，其中在轉換時間期間，能量源(17，52)這樣將電能饋送到船舶電網(5)里面，使得船舶電網(5)的電壓和頻率都不低于給定的極限值。
2. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，使用直流中間回^各逆變 器(12)作為逆變器，使用用以產生用于船舶電網(5)的無功功率的 旋轉無功功率機(17)作為能量源。
3. 如權利要求l所述的方法，其特征在于，使用直流電壓中間回路 逆變器(51 )作為逆變器，使用直流電壓中間回路的中間回路電容器(52 ) 作為能量源。
4. 如上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述逆變器 (12, 51)具有電網側的和發(fā)動機側的變流器(13, 14),所述變流器分別具有可控的變流器岡，并且通過改變變流器閥的接通持續(xù)時間實現 軸發(fā)電機/發(fā)動機(11 )從發(fā)動才幾運行到發(fā)電才幾運4亍的轉換。
5. 如上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，由廢熱回收 系統(tǒng)(20)在繞過軟件控制的功率管理系統(tǒng)(30)的情況下觸發(fā)軸發(fā)電 片幾/發(fā)動4幾(11 )從發(fā)動沖幾運行到發(fā)電才幾運4亍的轉換。
6. 如上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，在通過廢熱 回收系統(tǒng)(20)產生能量發(fā)生故障時，斷開連接在船舶電網(5)上的 對于船舶運行非必要的電消耗器(6)。
7. 如上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，所述軸發(fā)電機/發(fā)動機(11 )在短于1秒的時間內從發(fā)動機運行轉換到發(fā)電機運行。
8. —種具有廢熱回收的船舶驅動系統(tǒng)(1),包括-主機(2),該主機驅動與船舶螺旋槳(4)耦聯的軸裝置(3), -廢熱回收系統(tǒng)(20),用于由主機(2)的廢熱產生用于船舶電 網(5)的電能，-通過逆變器(12)與電網(5)電連接的軸發(fā)電機/發(fā)動機(n ), 該軸發(fā)電機/發(fā)動機與軸裝置(3)耦聯，并且通過該軸發(fā)電機/發(fā)動機， 在發(fā)動機運行中將來自船舶電網(5 )的電能轉換成用于驅動軸裝置(3 ) 的機械能，并在發(fā)電機運行中將軸裝置(3)的機械能轉換成用于船舶 電網(5)的電能，其特征在于-控制和調節(jié)系統(tǒng)(16),用于在通過廢熱回收系統(tǒng)(20)產生能 量發(fā)生故障時，使軸發(fā)電機/發(fā)動機(11 )從發(fā)動機運行轉換到發(fā)電機運 行，以及-能量源(17, 52),通過該能量源，在從發(fā)動機運行轉換到發(fā)電 機運行期間使電能(E)饋送到船舶電網(5)中，其中從發(fā)動機運行轉 換到發(fā)電機運行所需的時間與能量源(17, 52)的尺度在轉換時間內饋 送到船舶電網(5)里面的能量方面這樣相互協(xié)調，從而基于在轉換期 間饋送到船舶電網(5)里面的能量，使船舶電網(5)的電壓和頻率都 不低于給定的極限值。
9. 如權利要求8所述的船舶驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變器由 直流中間回路逆變器(12)構成，所述能量源是用以產生用于船舶電網(5)的無功功率的旋轉無功功率機(17)。
10. 如權利要求8所述的船舶驅動系統(tǒng)，其特征在于，所述逆變器 由直流電壓中間回路逆變器(51)構成，并且所述能量源是直流電壓中 間回路的中間回^各電容器(52)。
11. 如權利要求8至10中任一項所述的船舶驅動系統(tǒng)，其特征在 于，所述逆變器(12, 51)具有電網側的和發(fā)動機側的變流器U3， 14), 所述變流器分別具有可控的變流器閥，并且控制和調節(jié)系統(tǒng)(16)通過 改變變流器閥的接通持續(xù)時間來實現軸發(fā)電機/發(fā)動機(11 )從發(fā)動機運 行到發(fā)電4幾運行的轉換。
12. 如權利要求8至11中任一項所述的船舶驅動系統(tǒng)，其特征在 于，由廢熱回收系統(tǒng)(20)在繞過船舶電網(5)的軟件控制的功率管理系統(tǒng)(30)的情況下觸發(fā)軸發(fā)電機/發(fā)動機(11 )從發(fā)動機運行到發(fā)電 才幾運行的轉換。
13. 如權利要求8至12中任一項所述的船舶驅動系統(tǒng)，其特征在 于，在通過廢熱回收系統(tǒng)(20)產生能量發(fā)生故障時，斷開連接在船舶 電網(5)上的對于船舶運行非必要的電消耗器。
14. 如權利要求8至13中任一項所述的船舶驅動系統(tǒng)，其特征在 于，這樣構成軸發(fā)電機/發(fā)動機(11 )、逆變器(12, 52)以及控制和調 節(jié)系統(tǒng)(16)，使得軸發(fā)電機/發(fā)動機(11 )可以在短于1秒的時間內從 發(fā)動機運行轉換到發(fā)電機運行。
全文摘要
按照本發(fā)明，由此避免在通過廢熱回收系統(tǒng)(20)產生能量不可預見地故障時可能導致電網故障直到船舶停電的問題，即在軸發(fā)電機/發(fā)動機(11)處于發(fā)動機運行且通過廢熱回收系統(tǒng)(20)產生能量發(fā)生故障時，使軸發(fā)電機/發(fā)動機(11)從發(fā)動機運行轉換到發(fā)電機運行，其中在轉換時間期間，能量源(17，52)這樣將電能饋送到船舶電網(5)里面，使得船舶電網(5)的電壓和頻率都不低于給定的極限值。
文檔編號B63J99/00GK101432188SQ200780015774
公開日2009年5月13日 申請日期2007年3月2日 優(yōu)先權日2006年5月2日
發(fā)明者H·-J·弗羅利奇, K·蒂格斯 申請人:西門子公司