專利名稱：燃油高效起重機系統(tǒng)的制作方法
燃油高效起重機系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明大體來說涉及一種用于提供燃油高效起重機系統(tǒng)的系統(tǒng)。更具體來說，所述系統(tǒng)通過依賴于向所述系統(tǒng)的主DC總線供應的二極管轉(zhuǎn)換器而準許所使用的起重機系統(tǒng)發(fā)電機的可變速度操作提供燃油節(jié)省。
背景技術(shù)：
移動式起重機系統(tǒng)通常依賴于耦合到AC發(fā)電機以便供應操作所需要的能量的燃燒發(fā)動機(CE)。以可能的最高效方式操作此些系統(tǒng)以便使燃油成本及污染最小化為有利的。這些系統(tǒng)的性質(zhì)為向發(fā)電機需求的功率在一時間周期內(nèi)廣泛地變化。在非常大百分比的時間內(nèi)，需要相對小量的功率，但在提升負載時，需要大的功率喘振。選定的發(fā)電機系統(tǒng)必須定額為滿足峰值需求要求。因此，在大百分比的使用中的時間內(nèi)，發(fā)電機系統(tǒng)比其設(shè)計額定值低得多地操作。
發(fā)電機系統(tǒng)的效率由其設(shè)計及操作點確定。關(guān)于設(shè)計，當以kW為單位來陳述損耗且按百分比來陳述效率時，較大系統(tǒng)具有較高損耗及較高效率。然而，一旦選擇了系統(tǒng)，優(yōu)化效率的僅有方式即控制操作系統(tǒng)的操作點。在任何發(fā)電機系統(tǒng)中，損耗隨系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)速度而增加。因此，通過使系統(tǒng)在將允許產(chǎn)生所需功率的最低可能速度下操作來優(yōu)化效率。
在移動式起重機所使用的系統(tǒng)中，附接到AC發(fā)電機系統(tǒng)的電負載包含向附接有一個或一個以上換流器的DC總線供應的轉(zhuǎn)換器。每一換流器又向起重機系統(tǒng)的不同電機供應功率。最后，必須計及控制(舉例來說)燈、起重機座艙控制件及空調(diào)的輔助AC負載。
在傳統(tǒng)系統(tǒng)中，使發(fā)電機在恒定速度下操作以便向負載提供恒定電壓及頻率。具有恒定速度及電壓大大地簡化電系統(tǒng)的設(shè)計且允許以簡單的方式操作所述電系統(tǒng)。此方法一方面導致最低初始成本及高性能，但另一方面導致較低效率。圖1中展示此類型系統(tǒng)的單線路圖的示意圖。在此系統(tǒng)中，DC總線電壓直接取決于AC總線電壓，如公式DC = AC(線路間rms) X 1. 35所指示。燃燒發(fā)動機100耦合到發(fā)電機105，發(fā)電機105沿著AC總線110 向輔助負載115且經(jīng)由二極管轉(zhuǎn)換器120沿著DC總線125向換流器130、135及140供應功率，換流器130、135及140分別連接到例如起吊裝置電機145、龍門架電機150及吊運車電機155的負載。
可獲得對供在較復雜系統(tǒng)中使用的傳統(tǒng)系統(tǒng)的改進，其中發(fā)電機頻率及電壓與DC 總線電壓解耦。在這些系統(tǒng)中，在PWM控制下操作固態(tài)開關(guān)的有源轉(zhuǎn)換器將DC總線電壓維持于額定電平，而不管發(fā)電機速度(及AC總線電壓)如何。在此些系統(tǒng)中，提供單獨換流器以給輔助負載供應其所需要的恒定電壓及頻率。此系統(tǒng)提供優(yōu)于傳統(tǒng)系統(tǒng)的經(jīng)改進效率， 但因需要有源轉(zhuǎn)換器來用作用以向輔助負載供應的單獨換流器而增加初始成本。包含控制器，其通過計算所有所連接負載所需的總功率而確定所需發(fā)動機速度。圖2提供此類型的單線路系統(tǒng)的示意圖。在此變化形式中，燃燒發(fā)動機200耦合到發(fā)電機205，發(fā)電機205沿著AC總線210向有源IGBT轉(zhuǎn)換器215供應功率且進一步沿著DC總線220向單獨的換流器225、230、235、240及245供應功率，換流器225、230、235、240及245分別連接到例如用作用以耗散過剩能量的動態(tài)制動電阻器的電阻器組250、起吊裝置電機255、龍門架電機沈0、 吊運車電機265及輔助負載270的負載。
需要一種具有比當前可用的任何系統(tǒng)低的初始設(shè)置及運行成本以及高的長期可靠性的燃油高效起重機功率系統(tǒng)。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種供與起重機一起使用以產(chǎn)生用以控制至少一個負載的變化的AC 電壓的系統(tǒng)及方法。所述發(fā)動機耦合到發(fā)電機，所述發(fā)電機的變化的AC輸出電壓由二極管轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成沿著DC總線線路遞送到單獨換流器的變化的DC電壓，每一換流器通過單獨 AC總線線路連接到單獨負載。主控制器可用來響應于由操作者輸入到所述主控制器中的速度改變命令而管理發(fā)動機的速度及由每一換流器遞送到所述換流器連接到的相應負載的功率。所述方法涉及一種用以將功率從可變速度燃燒發(fā)動機提供到起重機上的負載的方式。所述方法使用電機負載速度產(chǎn)生第一發(fā)動機速度命令且使用負載功率要求產(chǎn)生第二發(fā)動機速度命令。所述第一及第二發(fā)動機速度命令中的較高者經(jīng)選擇作為實際發(fā)動機速度命令且用作用于向發(fā)動機發(fā)出發(fā)動機燃油命令的基礎(chǔ)。或者，還揭示一種用于發(fā)出數(shù)字固定速度命令的方法。


參考圖式依據(jù)以下對本發(fā)明的詳細描述，將更好地理解本發(fā)明的前述及其它目標、方面及優(yōu)點，圖式中
圖1是其中使用于移動式起重機的發(fā)電機在恒定速度下操作的已知單線路傳統(tǒng)系統(tǒng)的示意圖。
圖2是其中發(fā)電機頻率及電壓與DC總線電壓解耦的已知單線路系統(tǒng)的示意圖。
圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)的基本組件的示意圖。
圖4是本發(fā)明的主控制件借以操作的過程的示意圖。
圖5是本發(fā)明的主控制件借以操作的替代過程的示意圖。
圖6是用于向連接到移動式起重機的輔助負載提供近恒定AC電壓的第一布置的簡化示意圖。
圖7是用于向連接到移動式起重機的輔助負載提供近恒定AC電壓的第二布置的簡化示意圖。
圖8是用于向連接到移動式起重機的輔助負載提供近恒定AC電壓的第三布置的簡化示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明的系統(tǒng)組合上文所論述的現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)的組件且添加主控制器裝置以實現(xiàn)允許AC及DC總線電壓根據(jù)發(fā)電機速度而變化及最優(yōu)地控制發(fā)電機速度使得僅在需要時提供所需的電壓及功率的目標。圖3呈現(xiàn)此新系統(tǒng)的組件的示意圖，其中燃燒發(fā)動機300 通過實心軸耦合到發(fā)電機305，發(fā)電機305沿著AC總線310向二極管轉(zhuǎn)換器315供應功率且進一步沿著共用DC總線320向單獨的換流器325、330、335、340及345供應功率，換流器325、330、335、340及345分別連接到例如動態(tài)電阻器組350或者用于耗散或存儲過剩能量的類似負載、起吊裝置電機355、龍門架電機360、吊運車電機365及輔助負載370的負載。 在另一變化形式中，供應各自附接有一個或一個以上換流器的多個二極管轉(zhuǎn)換器。換流器 325、330、335、340及345以及二極管轉(zhuǎn)換器315可為此項技術(shù)中已知的任何種類，只要其規(guī)格能夠應對其連接到的負載的要求即可。主控制件375響應于操作者輸入380而向燃燒發(fā)動機300并向連接到例如起吊裝置電機355、龍門架電機360及吊運車電機365的電動負載的那些換流器發(fā)出命令指令。這些指令發(fā)揮作用以在燃燒發(fā)動機300的空轉(zhuǎn)速度與其額定速度之間的范圍內(nèi)控制發(fā)電機305的速度。因此，AC總線310的電壓及頻率也在相同范圍內(nèi)變化。此外，二極管轉(zhuǎn)換器315的使用致使DC總線320的電壓也在所述相同范圍內(nèi)變化。由于可從發(fā)動機300獲得的功率與其操作速度直接相關(guān)，因此呈現(xiàn)兩個問題。第一，發(fā)動機300的速度必須經(jīng)調(diào)節(jié)以實現(xiàn)所要功率。第二，在DC總線320上的任何給定電壓下， 存在對例如330、335及340的任何換流器可產(chǎn)生的最大AC輸出電壓及因此對連接到所述換流器的例如355、360及365的任何電機的最大速度的限制。此第二因素還需要對發(fā)動機 300的速度的調(diào)節(jié)以便可實現(xiàn)所需的輸出電壓。主控制件375解決這兩個問題。
可使用主控制系統(tǒng)來管理發(fā)動機300的速度以便可滿足對遞送到負載電機355、 360及365的速度及功率兩者的需求。圖4是主控制件375借以滿足這些功能的過程的示意圖。在400處，將與發(fā)動機300、發(fā)電機305、負載電機355、360及365以及輔助負載370 的速度、功率及扭矩額定值(視情況)相關(guān)的數(shù)據(jù)表及數(shù)據(jù)加載到并存儲于可編程邏輯控制器中?？墒褂门c發(fā)動機控制模塊介接的現(xiàn)用類型的已知可編程邏輯控制器來執(zhí)行下文所描述的所有操作。起重機操作者在405處通過產(chǎn)生要求負載電機355、360及365中的一者或一者以上的速度改變的命令而要求此些改變。在410處選擇每一相應負載電機的速度以便滿足操作者。第一內(nèi)插器在412處接入所存儲的第一數(shù)據(jù)表以便在415處基于負載電機的速度而選擇發(fā)動機300的第一適當速度。在417處使選定速度經(jīng)受箝位使得其落在例如發(fā)動機空轉(zhuǎn)速度的低限與例如最高額定發(fā)動機速度的高限之間，但可任選地挑選不同的低限及高限。舉例來說，如果負載電機控制起吊裝置且起吊裝置正被降低，那么負載電機速度變?yōu)樨撌沟孟鄳璋l(fā)動機速度等于其低限(通常為其空轉(zhuǎn)速度)。通過在420處確定是否已選擇所有負載電機的速度而針對共享同一 DC總線的所有電機重復此功能。接著在422 處指定針對負載電機中的任一者選擇的最大發(fā)動機速度作為第一發(fā)動機速度命令。數(shù)據(jù)表值的線性內(nèi)插用于此功能，因為此表在現(xiàn)場容易地調(diào)整且閉合形式解通常為復雜的。在此情況下，第一數(shù)據(jù)表反映在任何速度下所需要的負載電機電壓與發(fā)動機速度之間的基本關(guān)系。舉例來說，在電機加速到其最高速度的50 %時，起吊裝置電壓可從零變?yōu)樽罡哳~定電壓。此有時稱為電機的基礎(chǔ)速度。接著，從基礎(chǔ)速度到最高速度，電壓要求保持相對平坦。 在423處監(jiān)視每一電機的負載電機扭矩連同選定電機速度以便在425處根據(jù)公式功率= 扭矩X速度來計算負載電機功率需求。在計算每一負載電機的扭矩之后(如在4 處確定)，在430處將連接到同一 DC總線的所有電機負載的負載電機功率需求與輔助AC負載 370所需的功率相加以便獲得總功率需求。在435處將此總功率需求箝位到介于從發(fā)動機 300的額定功率容量導出的最大與最小功率電平范圍之間。第二內(nèi)插器在437處接入第二所存儲的數(shù)據(jù)表以便在440處選擇發(fā)動機300的第二適當速度。此第二數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)表示為發(fā)動機300的固有質(zhì)量的發(fā)動機速度與發(fā)動機功率容量之間的關(guān)系。在445處通過選擇第一發(fā)動機速度及第二發(fā)動機速度中的較高者來確定發(fā)動機300的實際速度。在450處由比例積分調(diào)節(jié)器基于來自445的速度請求輸出而依據(jù)發(fā)動機速度命令同時計算發(fā)動機扭矩數(shù)值。在460處將此數(shù)值與出于此目的而前饋的在455處根據(jù)公式扭矩=功率/速度進行的扭矩計算相加。接著在465處將最終扭矩命令發(fā)送到發(fā)動機控制模塊且使用所述命令在470處設(shè)定并發(fā)出發(fā)動機燃油命令。在475處監(jiān)視實際發(fā)動機速度且接著反饋所述發(fā)動機速度以用作在455處計算扭矩時的更新數(shù)據(jù)。所述過程接著返回到405以等待其它操作者命令。
一些燃燒發(fā)動機由于其發(fā)動機控制或其機械設(shè)計的簡單性而無法接受可不斷變化的扭矩或速度命令。控制此些發(fā)動機的系統(tǒng)有時將接受對應于一個或一個以上固定速度的一個或一個以上數(shù)字輸入。在這些情況下，有必要修改主控制件375使得其基于所命令的速度而激活數(shù)字速度命令。圖5呈現(xiàn)可借以修改主控制件375的操作以滿足此要求的過程的示意圖。在500處，將與發(fā)動機300、發(fā)電機305、負載電機355、360及365以及輔助負載370的速度、功率及扭矩額定值(視情況)相關(guān)的數(shù)據(jù)表及數(shù)據(jù)加載到并存儲于可編程邏輯控制器中。如同在圖4的實施例的情況下，可使用與發(fā)動機控制模塊介接的現(xiàn)用類型的已知可編程邏輯控制器來執(zhí)行下文所描述的所有操作。起重機操作者在505處要求負載電機355、360及365中的一者或一者以上的速度改變。在510處選擇每一相應負載電機的速度以便滿足操作者。如同在圖4中，第一內(nèi)插器在512處接入相同的所存儲第一數(shù)據(jù)表以便在515處基于負載電機的速度而選擇發(fā)動機300的第一適當速度。還如同在圖4的實施例的情況下，在517處在相同基礎(chǔ)上使選定速度經(jīng)受箝位。通過在520處確定是否已選擇所有負載電機的速度而針對共享同一 DC總線的所有電機重復此功能。接著在522處指定針對負載電機中的任一者選擇的最大速度。在523處監(jiān)視每一電機的負載電機扭矩連同選定負載電機速度以便在525處根據(jù)公式功率=扭矩X速度來計算負載電機功率需求。在計算每一負載電機的扭矩之后(如在5 處確定)，在530處將連接到同一 DC總線的所有電機負載的負載電機功率需求與輔助AC負載370所需的功率相加以便獲得總功率需求。在 535處將此總功率需求箝位到介于從發(fā)動機300的額定功率容量導出的最大與最小功率電平范圍之間。在537處，第二內(nèi)插器接入第二所存儲的數(shù)據(jù)表以便在540處選擇發(fā)動機300 的第二適當速度。此第二數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)表示為發(fā)動機300的固有質(zhì)量的發(fā)動機速度與發(fā)動機功率容量之間的關(guān)系。在545處通過基于由第一內(nèi)插器發(fā)送的速度命令與由第二內(nèi)插器發(fā)送的速度命令的比較而選擇較高速度命令來確定發(fā)動機300的實際速度以優(yōu)化效率。 在550處執(zhí)行閾值比較以確定選定速度命令是否大于發(fā)動機300的空轉(zhuǎn)速度或其它可用速度點中的任一者。如果是，那么在555處將所述選定速度轉(zhuǎn)換成數(shù)字固定速度命令，且如果等于或小于空轉(zhuǎn)速度，那么在560處將發(fā)動機空轉(zhuǎn)速度轉(zhuǎn)換成數(shù)字固定速度命令。在任一情況下，將數(shù)字命令發(fā)送到發(fā)動機控制模塊且使用所述數(shù)字命令在570處設(shè)定并發(fā)出發(fā)動機燃油命令。所述過程接著返回到505以等待其它操作者命令。
可通過考慮發(fā)電機場激勵控制來進一步優(yōu)化本發(fā)明的系統(tǒng)及方法。發(fā)電機的輸出電壓為其旋轉(zhuǎn)速度與機器通過發(fā)電機場產(chǎn)生的通量的乘積。發(fā)電機通常包含調(diào)節(jié)場電流的控制器?？墒褂盟鰣鲭娏骺刂破髟黾影l(fā)電機輸出電壓以便部分地補償發(fā)動機300的較低速度操作。盡管通常不可能完全地補償較低操作速度，但通?？稍谌魏嗡俣认聦㈦妷涸黾痈哌_20%，此仍為有利的，因為此由于其尋求燃燒發(fā)動機的最低可能速度而減輕對主控制8件375的約束中的一些約束。
一個其它問題仍有待于解決。必須由換流器345給輔助AC負載370供應固定或近固定AC電壓以便恰當?shù)夭僮鳌Ｈ欢?，就這一點來說，正控制其輸出電壓而非電流的換流器(如換流器345的情況)會面臨一問題。換流器345的輸出電壓通常由方程式Va?！t = m* V (3/2)*Vdc/2確定。在此方程式中，Vde為DC總線的電壓且“m”為呈現(xiàn)給并入于換流器 345中的脈寬調(diào)制器的調(diào)制指數(shù)。此公式表達硬件的功能，在于其可基于DC電壓及調(diào)制指數(shù)而產(chǎn)生輸出電壓。在大多數(shù)電壓源換流器中，DC總線電壓為固定的或近固定的。因此， 其輸出電壓直接由在換流器中產(chǎn)生的調(diào)制指數(shù)確定。在上文所揭示的系統(tǒng)的情況下，DC總線電壓為變化的，從而導致對換流器的輸出AC電壓的不合意的變化效應。存在此問題的三個替代解決方案。
圖6以簡化示意圖形式圖解說明用于從換流器345提供近恒定AC電壓輸出的第一布置。此圖示消除對圖3中所示的所有其它換流器、負載及主控制件的描繪，但在其它方面適用于所述系統(tǒng)。類似地簡化下文在圖7及圖8中所呈現(xiàn)的圖示。在此方法中，使用來自換流器345的所要AC電壓輸出作為參考電壓，將所述參考電壓除以來自傳感器600的表示可變DC總線電壓的反饋信號以便產(chǎn)生經(jīng)正規(guī)化調(diào)制指數(shù)以呈現(xiàn)給換流器345中固有的調(diào)制器?；蛘?，可使用與DC總線電壓成比例的任何其它信號，例如來自任選傳感器605的 AC輸入電壓或AC輸入頻率或者來自任選傳感器610的發(fā)電機305速度。
圖7以簡化示意圖形式圖解說明用于從換流器345提供近恒定AC電壓輸出的第二布置。在此方法中，輸出電壓傳感器700安裝于換流器345的輸出處以直接檢測AC輸出電壓705。接著將此數(shù)據(jù)供應到換流器345的電壓控制器以便隨DC總線電壓改變而自動地調(diào)整換流器345的調(diào)制指數(shù)。
圖8以簡化示意圖形式圖解說明用于從換流器345提供近恒定AC電壓輸出的第三布置。在此方法中，通過使用閘流晶體管800而根據(jù)AC總線310的最小電壓將DC總線電壓320固定為其最低電平。DC總線電壓320將由DC電壓總線傳感器805檢測且反饋到電壓控制器810以與表示所要DC總線電壓的DC總線電壓參考進行比較。電壓控制器810 向閘流晶體管點火角度控制器815發(fā)出DC總線電壓命令。同時，傳感器820檢測AC總線 310的AC電壓或頻率并將所述數(shù)據(jù)發(fā)送到AC線路電壓鎖相環(huán)路(PLL)825。點火角度控制器815組合來自PLL 825及電壓控制器810的數(shù)據(jù)以向閘流晶體管800發(fā)出點火角度命令。 舉例來說，如果最小AC線路間電壓為V1，那么DC總線電壓將固定為約DC= 1.357*義。在此情況下，將充分推進閘流晶體管轉(zhuǎn)換器800的點火角度。接著，隨著AC電壓開始上升，將推遲點火角度以便維持恒定DC總線電壓。在恒定DC總線電壓的情況下，換流器調(diào)制指數(shù)也變得基本上恒定。
上文所描述的控制系統(tǒng)可應用于液壓系統(tǒng)以及電系統(tǒng)。在液壓系統(tǒng)中，用泵替換發(fā)電機305且用液壓電機替換負載電機355、360及365。在此些系統(tǒng)中，液壓電機的最大速度受可用液壓限制。電系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)類似，在于控制器必須基于所需的負載功率及所連接負載電機中的任一者的最大速度而選擇發(fā)動機速度。
上文所描述的系統(tǒng)還可在包含所揭示的多個元件的多種變化形式中實施。因此， 一個或一個以上發(fā)動機300可耦合到一個或一個以上發(fā)電機305，發(fā)電機305在連接到一個或一個以上二極管轉(zhuǎn)換器315的一個或一個以上AC總線線路310上產(chǎn)生AC電壓，二極管9轉(zhuǎn)換器315沿著一個或一個以上DC總線線路320向上文所描述類型的一個或一個以上負載提供DC電壓。
已關(guān)于優(yōu)選實施例描述了前述發(fā)明。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將明了，可對所揭示的設(shè)備及方法做出各種修改及變化，此并不背離本發(fā)明的范圍或精神。說明書及實例僅為示范性，而本發(fā)明的真實范圍由以上權(quán)利要求書界定。
權(quán)利要求
1.一種供與操作者監(jiān)督的起重機一起使用的系統(tǒng)，其使得可變速度燃燒發(fā)動機能夠產(chǎn)生變化的AC電壓以控制至少一個負載，所述系統(tǒng)包括發(fā)電機，其耦合到所述發(fā)動機且直接由所述發(fā)電機驅(qū)動，具有對應于所述發(fā)動機的速度的速度且產(chǎn)生可變AC電壓輸出；第一 AC總線線路，其在一端上連接到所述發(fā)電機的所述輸出； 二極管轉(zhuǎn)換器，其產(chǎn)生可變DC電壓，具有輸入及輸出，其中所述二極管轉(zhuǎn)換器的所述輸入連接到所述第一 AC總線線路的相對端；DC總線線路，其在一端上連接到所述二極管轉(zhuǎn)換器的所述輸出； 至少一個換流器，每一換流器具有至少一個輸入及一輸出，其中所述至少一個換流器中的每一者的輸入連接到所述DC總線線路；至少一個第二 AC總線線路，所述至少一個第二 AC總線線路中的每一者在一端上單獨地連接到所述至少一個換流器中的單獨一者的所述輸出；及至少一個電機負載，所述至少一個電機負載中的每一者連接到所述單獨第二 AC總線線路中的一者的相對端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其進一步包括主控制構(gòu)件，所述主控制構(gòu)件用于管理所述發(fā)動機的所述速度并用于控制沿著所述至少一個電機負載中的每一者連接到的相應的至少一個單獨第二 AC總線線路遞送到所述至少一個電機負載中的每一者的功率，其中所述主控制構(gòu)件連接到所述發(fā)動機并連接到所述至少一個換流器中的每一者的輸入，且其中進一步所述主控制構(gòu)件響應于操作者輸入。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其進一步包括用于耗散或存儲過剩能量的制動構(gòu)件， 所述制動構(gòu)件經(jīng)由單獨第二 AC總線線路連接到所述至少一個換流器中的一者的所述輸出ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其進一步包括輔助負載，其連接到所述至少一個單獨第二 AC總線線路中的一者的一端，其中所述輔助負載具有對恒定或近恒定電壓遞送的已知要求以便恰當?shù)匕l(fā)揮作用；及恒定電壓調(diào)節(jié)構(gòu)件，其用于確保從所述輔助負載經(jīng)由所述第二 AC總線線路連接到的所述換流器給所述輔助負載供應恒定或近恒定電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述電機負載中的一者為起吊裝置電機。
6.一種用于控制可變速度燃燒發(fā)動機的速度的方法，所述可變速度燃燒發(fā)動機耦合到向起重機上的電機負載提供功率的發(fā)電機，其中已知表示電機電壓與發(fā)動機速度之間及發(fā)動機速度與發(fā)動機功率容量之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)，所述方法包括選擇電機負載速度；基于表示所述電機負載的電機電壓與發(fā)動機速度之間的所述關(guān)系的數(shù)據(jù)的內(nèi)插而產(chǎn)生第一發(fā)動機速度命令；確定所述電機負載所需的所述功率；基于表示發(fā)動機速度與發(fā)動機功率容量之間的所述關(guān)系的數(shù)據(jù)的內(nèi)插而進一步產(chǎn)生第二發(fā)動機速度命令；挑選所述第一發(fā)動機速度命令及所述第二發(fā)動機速度命令中的較高者；及基于所述所挑選的發(fā)動機速度命令而向所述發(fā)動機發(fā)出發(fā)動機燃油命令。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中產(chǎn)生的后面是 將所述第一發(fā)動機速度命令箝位到預定范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中確定的后面是 進一步將所述功率箝位到預定范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中挑選的后面是 基于所述所挑選的發(fā)動機速度命令而進一步確定發(fā)動機扭矩。
10.一種用于控制可變速度燃燒發(fā)動機的速度的方法，所述可變速度燃燒發(fā)動機耦合到向起重機上的至少一個電機負載提供功率的發(fā)電機，其中已知表示電機電壓與發(fā)動機速度之間及發(fā)動機速度與發(fā)動機功率容量之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)且已針對所述電機負載中的至少一者請求速度改變，所述方法包括選擇所述至少一個電機負載中的每一者的電機速度以滿足所述速度改變請求； 基于表示所述至少一個電機負載中的每一者的電機電壓與發(fā)動機速度之間的所述關(guān)系的數(shù)據(jù)的內(nèi)插而產(chǎn)生針對所述電機負載的發(fā)動機速度命令； 將每一發(fā)動機速度命令箝位到預定范圍內(nèi)； 指定所述發(fā)動機速度命令中的最高者作為第一發(fā)動機速度命令； 確定所有所述至少一個電機負載所需的總功率；基于表示發(fā)動機速度與發(fā)動機功率容量之間的所述關(guān)系的數(shù)據(jù)的內(nèi)插而進一步產(chǎn)生第二發(fā)動機速度命令；挑選所述第一發(fā)動機速度命令及所述第二發(fā)動機速度命令中的較高者；及基于所述所挑選的發(fā)動機速度命令而向所述發(fā)動機發(fā)出發(fā)動機燃油命令。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中產(chǎn)生的后面是 將每一發(fā)動機速度命令箝位到預定范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中確定的后面是進一步將所有所述至少一個電機負載的所述總功率箝位到預定范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中挑選的后面是 基于所述所挑選的發(fā)動機速度命令而進一步確定發(fā)動機扭矩。
14.一種用于向起重機上的輔助負載提供恒定或近恒定AC電壓的方法，所述起重機具有耦合到將可變AC電壓產(chǎn)生到第一 AC總線上的發(fā)電機的可變速度燃燒發(fā)動機，所述可變 AC電壓由二極管轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成DC總線上的可變DC電壓，其中所述可變DC電壓進一步由換流器轉(zhuǎn)換成在第二 AC總線上遞送到所述輔助負載的AC電壓，所述方法包括獲得與所述DC總線上的所述電壓成比例的信號，其中所述信號為選自由DC總線電壓、 AC電壓、AC頻率或發(fā)電機速度組成的群組的信號；及計算經(jīng)正規(guī)化調(diào)制指數(shù)以呈現(xiàn)給所述換流器中固有的調(diào)制器。
15.一種用于向起重機上的輔助負載提供恒定或近恒定AC電壓的方法，所述起重機具有耦合到將可變AC電壓產(chǎn)生到第一 AC總線上的發(fā)電機的可變速度燃燒發(fā)動機，所述可變 AC電壓由二極管轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成DC總線上的可變DC電壓，其中所述可變DC電壓進一步由換流器轉(zhuǎn)換成在第二 AC總線上遞送到所述輔助負載的AC電壓，所述方法包括獲得表示所述換流器的所述AC電壓的輸出的反饋信號； 計算調(diào)制指數(shù)以呈現(xiàn)給所述換流器中固有的調(diào)制器；及基于所述AC電壓信號而調(diào)節(jié)所述換流器的輸出電壓。
16. 一種用于向起重機系統(tǒng)上的輔助負載提供恒定或近恒定AC電壓的方法，所述起重機系統(tǒng)具有耦合到將可變AC電壓產(chǎn)生到第一 AC總線上的發(fā)電機的可變速度燃燒發(fā)動機， 所述可變AC電壓由連接到換流器的閘流晶體管轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成DC總線上的恒定DC電壓，所述換流器借助于第二 AC總線進一步連接到所述輔助負載，所述起重機系統(tǒng)進一步具有連接到所述DC總線的DC總線電壓傳感器、連接到所述第一 AC總線的AC電壓或頻率傳感器、 連接到所述AC電壓或頻率傳感器的AC線路電壓鎖相環(huán)路、連接到所述AC線路電壓鎖相環(huán)路的點火角度控制器及連接到所述點火角度控制器并連接到所述DC電壓總線傳感器的電壓控制器，所述方法包括用連接到所述DC總線的傳感器檢測所述DC總線電壓； 將所述所檢測的DC總線電壓反饋到所述電壓控制器； 將所述所檢測的DC總線電壓與參考DC總線電壓數(shù)值進行比較； 向所述閘流晶體管點火角度控制器發(fā)出DC總線電壓命令；用連接到所述第一 AC總線的所述傳感器進一步檢測所述AC總線的所述AC電壓或所述頻率；將所述所檢測的AC電壓或頻率傳輸?shù)剿鯝C線路電壓鎖相環(huán)路；及基于來自所述鎖相環(huán)路的輸出與所述電壓控制器的輸出的組合而經(jīng)由所述點火角度控制器向所述閘流晶體管發(fā)出點火角度命令。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于基于由起重機操作者發(fā)出的負載電機速度命令而高效地調(diào)節(jié)用來控制例如移動式龍門起重機中的起吊裝置電機的負載的可變速度燃燒發(fā)動機的燃油消耗的系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)及方法可依賴于可編程邏輯控制器以基于從表示負載電機電壓與發(fā)動機速度之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)及表示發(fā)動機速度與發(fā)動機功率容量之間的關(guān)系的數(shù)據(jù)導出的內(nèi)插而發(fā)出發(fā)動機燃油命令以調(diào)節(jié)發(fā)動機速度。所述方法還可以經(jīng)修改形式由需要數(shù)字固定速度命令的燃燒發(fā)動機使用。
文檔編號H02P7/00GK102484442SQ200980159870
公開日2012年5月30日 申請日期2009年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月11日
發(fā)明者保羅·S·比克塞爾, 馬塞洛·安德列斯·拉臘 申請人:東芝三菱電機工業(yè)系統(tǒng)有限公司