用于控制和調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)－發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的方法、用于控制和調(diào)節(jié)的裝置以及內(nèi)燃機(jī)－發(fā)電 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種根據(jù)用于控制和調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)－發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(1000)的方法，該內(nèi)燃機(jī)－發(fā)電機(jī)系統(tǒng)帶有多個(gè)可聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)處的、產(chǎn)生電功率的內(nèi)燃機(jī)－發(fā)電機(jī)單元(400)和消耗電功率的負(fù)載用電器(200)，其中，單元(400)具有轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)(401,402,404－408)和發(fā)電機(jī)(421－428)，其特征在于以下步驟：確定至少一個(gè)所述內(nèi)燃機(jī)－發(fā)電機(jī)單元(100)的內(nèi)燃機(jī)(401,402,404－408)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)；取決于用于至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)－發(fā)電機(jī)單元(400)的內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)導(dǎo)出說(shuō)明負(fù)載接合能力(Ladm)的運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)，其中，確定當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)并且基于用于內(nèi)燃機(jī)(401,402,404－408)的計(jì)算模型導(dǎo)出運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)；提供說(shuō)明多個(gè)負(fù)載用電器(200)的可能的負(fù)載需求的負(fù)載需求范圍。
【專利說(shuō)明】用于控制和調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的方法、用于控制和調(diào)節(jié)的裝置以及內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和陸上運(yùn)輸工具或船舶或用于產(chǎn)生電能的靜態(tài)設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的用于控制和調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的方法。此外，本發(fā)明涉及一種用于控制和調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的裝置以及一種內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種陸上運(yùn)輸工具或船舶和用于以內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生電能的靜態(tài)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]開(kāi)頭所提及的類型的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有可聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)(Verteilernetz)處的、產(chǎn)生電功率的多個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元。經(jīng)由配電網(wǎng)絡(luò)同樣聯(lián)接有消耗電功率的負(fù)載用電器，其作為負(fù)載消耗由內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元產(chǎn)生的電功率。上述的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元具有轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)。對(duì)于大型車輛，例如作為陸上運(yùn)輸工具或船舶，這種內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)還使用為靜態(tài)系統(tǒng)。通常，內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元具有發(fā)電機(jī)組的功能，為了驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)組必要時(shí)經(jīng)由傳動(dòng)裝置聯(lián)結(jié)例如馬達(dá)和發(fā)電機(jī)，其中，發(fā)電機(jī)又產(chǎn)生電流。
[0003]通常，在發(fā)電機(jī)組中盡可能以恒定的轉(zhuǎn)速運(yùn)行柴油機(jī)(Dieselmotor)。因?yàn)椴裼蜋C(jī)完全還可在高于通常的1500轉(zhuǎn)/分或1800轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速的情況下運(yùn)行并且可由此給出更多的功率，所以在確定的受限的運(yùn)行情況下通常還能夠通過(guò)電子功率的措施實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速可變的運(yùn)行。在這種情況下，首先對(duì)由發(fā)電機(jī)提供的電流的取決于內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速的頻率進(jìn)行整流，并且之后再轉(zhuǎn)換成電流機(jī)組的在配電網(wǎng)絡(luò)中所期望的頻率。對(duì)于這種情況，尤其根據(jù)為此設(shè)計(jì)的特性曲線來(lái)運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)一尤其柴油機(jī)，該特性曲線為每種轉(zhuǎn)速指定相應(yīng)的功率。這種特性曲線通常以與轉(zhuǎn)速或扭矩有關(guān)的功率極限(其可通過(guò)柴油機(jī)的所謂的DBR或MCR曲線指定)有安全間距的方式伸延。由此保證為柴油機(jī)提供相應(yīng)的功率儲(chǔ)備，其應(yīng)用于在柴油機(jī)的可變負(fù)載減小時(shí)提供足夠的功率儲(chǔ)備。然而，柴油機(jī)的這種運(yùn)行通常并非是最佳的使用。
[0004]因此，例如從文獻(xiàn)DE 199 37 139 Cl中已知一種用于控制實(shí)際上可靜態(tài)運(yùn)行的內(nèi)燃機(jī)的方法，在該方法中，在識(shí)別出在從動(dòng)部處的顯著的負(fù)載減小的情況下延遲噴射開(kāi)始。為此設(shè)置的、用于限制理論噴射量的轉(zhuǎn)速限制曲線限制在靜態(tài)運(yùn)行狀態(tài)中的調(diào)整范圍。從文獻(xiàn)DE 103 02 263 B3中已知一種方法，在其中，在靜態(tài)運(yùn)行狀態(tài)中通過(guò)第一轉(zhuǎn)速限制曲線限制理論噴射量。在識(shí)別出動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的情況下切換到第二轉(zhuǎn)速限制曲線上。
[0005]值得期望的是在作為內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的一部分的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的范圍中優(yōu)化地運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)一尤其柴油內(nèi)燃機(jī)，更確切地說(shuō)，例如在帶有相對(duì)很好的特定的燃料消耗且然而還帶有足夠大的負(fù)載接合能力(Lastaufschaltverm5gen)的情況下來(lái)運(yùn)行。
[0006]在帶有并行運(yùn)行的多個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元(也稱為GENSET)的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中，原則上可基于功率和轉(zhuǎn)速的上述獨(dú)立性在柴油內(nèi)燃機(jī)中優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的相應(yīng)的運(yùn)行點(diǎn)。在這樣并行運(yùn)行例如多個(gè)發(fā)電機(jī)組時(shí)，例如根據(jù)柴油內(nèi)燃機(jī)的額定功率將功率分配到機(jī)組上，并且同樣將負(fù)載變化分配到機(jī)組上。對(duì)于通常的調(diào)節(jié)，原則上可在接通或切斷過(guò)程的范圍中出現(xiàn)過(guò)調(diào)情況(Uberschwingverhalten)的問(wèn)題。這以所謂的“P級(jí)調(diào)節(jié)(P-Grad-Regelung) ”部分地消除，例如，在申請(qǐng)者的文獻(xiàn)DE 10 2004 015 973 B3中對(duì)其進(jìn)行了說(shuō)明。在此更高的功率由運(yùn)行器通過(guò)提高理論轉(zhuǎn)速預(yù)先設(shè)定來(lái)調(diào)整，并且更高的理論噴射量引起內(nèi)燃機(jī)的更高的功率輸出。在此還設(shè)置成理論轉(zhuǎn)速預(yù)先設(shè)定的提高引起轉(zhuǎn)速限制曲線移向更高的實(shí)際轉(zhuǎn)速。在一種設(shè)計(jì)方案中提出可通過(guò)“P級(jí)”改變轉(zhuǎn)速限制曲線的調(diào)節(jié)曲線(Abregelkurve)。于是最終發(fā)電機(jī)組的柴油機(jī)的靜態(tài)運(yùn)行點(diǎn)具有至限制曲線(DBR曲線)的足夠的間距，從而可進(jìn)行負(fù)載接合和負(fù)載變化。對(duì)于原則上靜態(tài)的運(yùn)行和在通常例如在標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定中規(guī)定的預(yù)定的負(fù)載變化的情況下上述方法已證實(shí)是可行的。
[0007]然而，所有的上述方案原則上僅僅有條件地適用于內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)和聯(lián)網(wǎng)在內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)中的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單兀的動(dòng)態(tài)的、最聞轉(zhuǎn)速可變的一也就是說(shuō)實(shí)際上例如經(jīng)常瞬態(tài)的一運(yùn)行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在這點(diǎn)上提出本發(fā)明，其目的是針對(duì)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的瞬態(tài)運(yùn)行以改進(jìn)的方式設(shè)計(jì)一種用于開(kāi)頭所提及的形式的控制和調(diào)節(jié)的方法。如有可能，尤其應(yīng)在考慮到用于靜態(tài)運(yùn)行的本身已提到的方案的情況下給出一種用于控制和調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的方法，其恰好針對(duì)瞬態(tài)運(yùn)行一方面提供用于系統(tǒng)或單元的足夠的功率儲(chǔ)備(Leistungsreserve)且另一方面實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)或單元的優(yōu)化的運(yùn)行。該方法應(yīng)尤其提供這樣的可能性，即，根據(jù)使用者的目的和使用要求選擇優(yōu)化命令。本發(fā)明的目的同樣在于給出一種用于執(zhí)行該方法的合適的裝置。
[0009]關(guān)于方法，該目的通過(guò)開(kāi)頭所提及的類型的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，在其中，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置有權(quán)利要求1的特征部分的步驟。關(guān)于裝置，為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明還根據(jù)權(quán)利要求17的特征列出一種用于控制和調(diào)節(jié)的裝置。
[0010]關(guān)于裝置，為了實(shí)現(xiàn)該目的，本發(fā)明還根據(jù)權(quán)利要求20列出一種內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其帶有可聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)處的、產(chǎn)生電功率的多個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元和消耗該電功率的負(fù)載用電器，其中，該單元具有轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)并且根據(jù)本發(fā)明的方案設(shè)有用于控制和調(diào)節(jié)的裝置。
[0011]原則上內(nèi)燃機(jī)可理解成任意類型的馬達(dá)或者由燃燒強(qiáng)度(Brennkraft)驅(qū)動(dòng)的相似的機(jī)械。在該情況下，本發(fā)明的方案可特別有效地利用柴油內(nèi)燃機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，然而這應(yīng)并非是限制性的。內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元尤其可理解成發(fā)動(dòng)機(jī)一發(fā)電器機(jī)組，尤其可理解成柴油機(jī)一發(fā)電器機(jī)組。內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)尤其可理解成內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)設(shè)備，在其中可并行運(yùn)行多個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元。
[0012]本發(fā)明還根據(jù)權(quán)利要求21列出帶有上述類型的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的陸上運(yùn)輸工具或船舶。陸上運(yùn)輸工具尤其可為多用途車輛或商用車。船舶(在其中，本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)特別證實(shí)是合適的)例如為游艇，尤其為所謂的巨型游艇。例如，下面將參考附圖根據(jù)用于巨型游艇的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)一步闡述本發(fā)明的方案。
[0013]本發(fā)明還根據(jù)權(quán)利要求21列出一種用于利用根據(jù)本發(fā)明的方案的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生電能的靜態(tài)設(shè)備。
[0014]本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識(shí)到至今為止在持續(xù)的瞬態(tài)狀態(tài)中在考慮到當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)或當(dāng)前負(fù)載需求的情況下不能實(shí)現(xiàn)提供足夠的負(fù)載接合能力和對(duì)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化的系統(tǒng)或者在系統(tǒng)中的單元。
[0015]關(guān)于方法，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置有在權(quán)利要求1中所述的步驟(a)和(b):
(a)確定至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)
(b)取決于說(shuō)明當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)Z*的運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)為至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的內(nèi)燃機(jī)導(dǎo)出負(fù)載接合能力(Ladm)。
[0016]根據(jù)本發(fā)明設(shè)置成基于用于內(nèi)燃機(jī)的計(jì)算模型確定當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)且導(dǎo)出運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)。
[0017]本發(fā)明基于這樣的考慮，即，柴油機(jī)在動(dòng)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)中的瞬態(tài)性能和柴油機(jī)的與此相關(guān)的、表征功率儲(chǔ)備的負(fù)載接合能力可取決于多種不同的參數(shù)。例如，馬達(dá)的當(dāng)前功率、當(dāng)前轉(zhuǎn)速以及溫度可屬于這些參數(shù)，而馬達(dá)的環(huán)境溫度、空氣壓力等也屬于這些參數(shù)。原則上，在柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速可變的運(yùn)行的所有的多種特征中已經(jīng)顯示出在柴油機(jī)處于其基本上針對(duì)靜態(tài)運(yùn)行設(shè)置的功率極限下方附近甚至如有可能上方少許一即，尤其處于圍繞所謂的DBR或MCR曲線的區(qū)域中一時(shí)存在相對(duì)很好的特定的燃料消耗。然而柴油機(jī)尤其不應(yīng)在MCR曲線的另一側(cè)持久地運(yùn)行。此外，本發(fā)明以這樣的考慮為出發(fā)點(diǎn)，S卩，如果柴油機(jī)本來(lái)僅具有相對(duì)很小的負(fù)載接合能力并且由此僅具有相對(duì)很小的加速能力，那么柴油機(jī)恰好可呈現(xiàn)相對(duì)很好的特定的燃料消耗。盡管如此，本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識(shí)到可在合適的、基于計(jì)算模型的調(diào)節(jié)的范圍中實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的運(yùn)行方式，也就是說(shuō)，在其中，例如帶有相對(duì)很好的特定的燃料消耗和然而足夠大的負(fù)載接合能力。
[0018]簡(jiǎn)要地說(shuō)，本發(fā)明的方案設(shè)置有基于模型的調(diào)節(jié)系統(tǒng)，利用該調(diào)節(jié)系統(tǒng)可剛好在瞬態(tài)運(yùn)行中相對(duì)精確地模擬內(nèi)燃機(jī)，例如柴油機(jī)。通過(guò)計(jì)算模型不僅可確定內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前的瞬態(tài)的狀態(tài)(Z*)，而且此外可取決于該當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)導(dǎo)出運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)且由此導(dǎo)出無(wú)論如何原則上可供支配的負(fù)載接合能力(Ladm)?；诒景l(fā)明的方案實(shí)際上在用于控制和調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的裝置的即使瞬態(tài)運(yùn)行的任何狀態(tài)中已知例如柴油內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和針對(duì)該運(yùn)行狀態(tài)可供支配的負(fù)載接合能力。
[0019]關(guān)于用于控制和調(diào)節(jié)的裝置，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置成基于計(jì)算模型優(yōu)選在與轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)相關(guān)的第二子調(diào)節(jié)部中執(zhí)行用于確定當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)并且導(dǎo)出負(fù)載接合能力的相應(yīng)的調(diào)節(jié)和處理器件。
[0020]本發(fā)明的方案的這種開(kāi)端在這方面基礎(chǔ)，S卩，用于控制和調(diào)節(jié)的裝置可取決于負(fù)載用電器的待期望的負(fù)載需求且還是以最優(yōu)的運(yùn)行點(diǎn)來(lái)運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)，尤其柴油內(nèi)燃機(jī)，例如柴油機(jī)，即，在帶有足夠的負(fù)載接合能力的情況下且還是以優(yōu)化的方式(優(yōu)選根據(jù)選擇確定的合適的優(yōu)化策略)來(lái)使之運(yùn)行。
[0021]根據(jù)本發(fā)明，按照本發(fā)明的方案的方法還設(shè)置有另一步驟(C)，即 (C)提供說(shuō)明多個(gè)負(fù)載用電器的可能的負(fù)載需求的負(fù)載需求范圍。
[0022]關(guān)于用于控制和調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的根據(jù)本發(fā)明的裝置，根據(jù)本發(fā)明設(shè)置成針對(duì)步驟(C)優(yōu)選在與系統(tǒng)相關(guān)的上級(jí)的第一子調(diào)節(jié)部中執(zhí)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)和處理器件。
[0023]因此，本發(fā)明的方案在通過(guò)運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)已知的負(fù)載接合能力(Ladm)的范圍中提供用于例如柴油內(nèi)燃機(jī)的可靠的運(yùn)行(取決于當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*))的基礎(chǔ)，其中，在運(yùn)行狀態(tài)范圍中不僅可優(yōu)化靜態(tài)運(yùn)行而且可優(yōu)化瞬態(tài)運(yùn)行。換句話說(shuō)，本發(fā)明的方案還為內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的瞬態(tài)運(yùn)行提供這樣的可能性，即，調(diào)節(jié)一尤其持續(xù)地再調(diào)節(jié)一用于內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)或用于單個(gè)的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的可靠的且同時(shí)在邊界條件下最優(yōu)地選擇的運(yùn)行點(diǎn)。
[0024]以特別有利的方式在調(diào)節(jié)回路(Regelschleife)中運(yùn)行用于控制和調(diào)節(jié)的上述方法，在該調(diào)節(jié)回路中持續(xù)重復(fù)地確定當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行狀態(tài)范圍(Z*，ZB*)，從而用于控制和調(diào)節(jié)的方法能夠在內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的范圍中再調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的甚至相對(duì)高動(dòng)態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)一這在保證足夠的負(fù)載接合能力且在最優(yōu)的運(yùn)行點(diǎn)下進(jìn)行。
[0025]有利地，在用于控制和調(diào)節(jié)的上述方法中，實(shí)際上僅僅在例外情況下才必需對(duì)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)卸載或應(yīng)急運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，限制內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的實(shí)際過(guò)載范圍。
[0026]本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案可從從屬權(quán)利要求中得悉并且具體給出在任務(wù)設(shè)置的范圍內(nèi)以及在其他的優(yōu)點(diǎn)方面實(shí)現(xiàn)以上闡述的方案的有利的可能性。
[0027]附加地，在特別優(yōu)選的改進(jìn)方案的范圍中設(shè)置成
(d)在考慮到至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載接合能力的情況下:
-取決于負(fù)載需求范圍確定可聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)處的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的數(shù)量，以
及
-取決于負(fù)載需求范圍確定對(duì)多個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的多個(gè)內(nèi)燃機(jī)的可變的負(fù)載分配和可變的轉(zhuǎn)速分配。
[0028]因此，在可變的負(fù)載分配和轉(zhuǎn)速分配的范圍中主要滿足負(fù)載需求范圍，其中，負(fù)載分配應(yīng)盡可能地反映所要求的負(fù)載接合，其可根據(jù)負(fù)載需求范圍分配到內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的單個(gè)機(jī)組上。在此，尤其不僅確定是否需要其他機(jī)組，而且如有可能還計(jì)算出是否可關(guān)掉機(jī)組。
[0029]關(guān)于用于控制和調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的裝置，有利地進(jìn)一步設(shè)置成在與系統(tǒng)相關(guān)的上級(jí)的第一子調(diào)節(jié)部中針對(duì)步驟(C)和附加地針對(duì)步驟(d)執(zhí)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)和處理器件。
[0030]簡(jiǎn)要地說(shuō)，本發(fā)明的方案的另一改進(jìn)方案關(guān)于裝置進(jìn)一步設(shè)置成關(guān)于系統(tǒng)層的第一子調(diào)節(jié)器疊加關(guān)于內(nèi)燃機(jī)層的上述第二子調(diào)節(jié)器。第一子調(diào)節(jié)器一方面設(shè)置成以便例如借助數(shù)字的信號(hào)處理器基于模型確定當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)和從中導(dǎo)出的與負(fù)載接合能力相關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)。該信息也可提供給第二子調(diào)節(jié)器，其將該信息與負(fù)載需求范圍的信息一起用來(lái)以便確定所需的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的數(shù)量。第二子調(diào)節(jié)器尤其還設(shè)計(jì)成取決于負(fù)載需求范圍將負(fù)載和轉(zhuǎn)速分配到所需的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元上。
[0031]根據(jù)一特別優(yōu)選的改進(jìn)方案，尤其在與轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)相關(guān)的第二子調(diào)節(jié)部中查詢是否可變的負(fù)載分配的與所需要的單元關(guān)聯(lián)的量關(guān)于當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)處于內(nèi)燃機(jī)的說(shuō)明負(fù)載接合能力的允許的運(yùn)行狀態(tài)范圍之內(nèi)。取決于該查詢的結(jié)果已經(jīng)證實(shí)為有利的是如有可能如此改變內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速，即，內(nèi)燃機(jī)的新的運(yùn)行狀態(tài)(Z*)在優(yōu)選的位置處再次處于允許的運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)之內(nèi)，也就是說(shuō)，帶有足夠的負(fù)載接合能力(Ladm)。[0032]在進(jìn)一步的改進(jìn)方案中，用于該過(guò)程的查詢尤其還可改變確定內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)的其他參數(shù)。該措施還可確保內(nèi)燃機(jī)的新的運(yùn)行狀態(tài)(Z*)如此處于允許的運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)之內(nèi)使得提供足夠的負(fù)載接合能力(Ladm),以便即使在瞬態(tài)的運(yùn)行狀態(tài)中也滿足可變的負(fù)載分配的與所需求的單元關(guān)聯(lián)的量。
[0033]特別有利地，該方法具有另一步驟:
(e)對(duì)于內(nèi)燃機(jī)比較負(fù)載接合能力與取決于負(fù)載需求范圍的可變的負(fù)載分配。
[0034]特別有利地可在與轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)相關(guān)的第二子調(diào)節(jié)部中執(zhí)行方法步驟(e)。
[0035]此外，已經(jīng)證實(shí)為特別有利的是在當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)處的負(fù)載接合能力主要通過(guò)說(shuō)明功率的瞬態(tài)發(fā)展的至少兩個(gè)參數(shù)來(lái)表征。已證實(shí)為特別有利的是:一方面考慮功率突變(Leistungssprung) ( A F),而另一方面考慮功率斜坡(Leistungsrampe) (SP)0 功率突變(△ F)可理解成實(shí)際上應(yīng)在相對(duì)非常短的時(shí)間內(nèi)瞬間提供的功率值。功率斜坡(6 P)可理解成這樣的功率值，其可在可確定的、可接受的時(shí)間段(例如，在帶有限定的終點(diǎn)和斜度的調(diào)節(jié)斜坡(Regelungsrampe)上)上運(yùn)行，即，其不可在最早可能的時(shí)間段提供，而可在明顯長(zhǎng)于針對(duì)功率突變提供的時(shí)間段的確定的時(shí)間段之后才提供。就此而言，功率突變和功率斜坡完全可為可提供的相同的功率值。然而在功率突變的情況下實(shí)際上可在最早可能的時(shí)刻瞬間提供該功率值，而在功率斜坡的情況下可以所限定的方式在更長(zhǎng)的時(shí)間段上對(duì)其進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0036]功率突變和功率斜坡的參數(shù)可限定在用于內(nèi)燃機(jī)的描述負(fù)載接合能力(Ladm)的運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)之內(nèi)。就此而言，運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)也可理解為狀態(tài)參數(shù)的最大可能的值，而負(fù)載接合能力(Ladm)也可理解為用于運(yùn)行狀態(tài)(Z*)的狀態(tài)參數(shù)的如有可能相同的或更小的允許值。在此改進(jìn)的方案提供了優(yōu)選的基本原理，以用于如此調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)(Z*)，即，即使在功率突變或功率斜坡時(shí)該運(yùn)行狀態(tài)也與運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)的邊界保持仍然足夠的距離。就此而言，在該改進(jìn)方案中，狀態(tài)參數(shù)的最大可能的值為描述運(yùn)行狀態(tài)范圍的極限的值。
[0037]優(yōu)選地，在關(guān)于轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)的第二子調(diào)節(jié)部中，在負(fù)載接合能力和負(fù)載分配之間的上述的比較查詢以特別優(yōu)選的方式實(shí)施為在允許的功率突變或允許的功率斜坡(一方面)和基于可變的負(fù)載分配所需的功率突變或功率斜坡之間(另一方面)進(jìn)行比較。
[0038]尤其在關(guān)于系統(tǒng)的上級(jí)的第一子調(diào)節(jié)部的范圍中已證實(shí)為有利的是確定可聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)處的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的數(shù)量。適宜地，這在第一子調(diào)節(jié)部的范圍中取決于需求范圍來(lái)進(jìn)行。為此特別有利地在第一子調(diào)節(jié)部中執(zhí)行用電器的負(fù)載和與內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的功率和的比較。有利地，首先僅進(jìn)行比較負(fù)載用電器的負(fù)載和和內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的當(dāng)前功率和。如果在此識(shí)別到這樣的趨勢(shì)，即，負(fù)載用電器的負(fù)載和高于內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前功率和，一種改進(jìn)方案設(shè)置成提前提高聯(lián)接在配電網(wǎng)絡(luò)處的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的數(shù)量。由此可提前識(shí)別和避免系統(tǒng)的可能的過(guò)載。
[0039]如果確定了所需的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的數(shù)量，可進(jìn)行負(fù)載分配和/或轉(zhuǎn)速分配。
[0040]對(duì)于關(guān)于系統(tǒng)的上級(jí)的第一子調(diào)節(jié)部，可以特別優(yōu)選的方式限定概括的邊界條件，其以有利的方式用于輔助整個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的最優(yōu)的運(yùn)行點(diǎn)。尤其已證實(shí)為有利的是通?？勺兊呢?fù)載分配和轉(zhuǎn)速分配的確定服從概括的邊界條件。有利地，為此要求基于計(jì)算模型的內(nèi)燃機(jī)的所有負(fù)載接合能力的和大于多個(gè)負(fù)載用電器的負(fù)載需求范圍。由此，在作為基礎(chǔ)考慮到上述概括的邊界條件的情況下調(diào)整可變的負(fù)載分配和/或可變的轉(zhuǎn)速分配以可靠的方式一方面確保整個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)以足夠的負(fù)載接合能力的運(yùn)行，并且另一方面也確保在最優(yōu)的運(yùn)行時(shí)刻運(yùn)行。
[0041]因此，例如可在以上述方式在優(yōu)選地改進(jìn)地限定負(fù)載需求范圍的情況下如此形成概括的邊界條件，即，所有單個(gè)可能的功率突變的和大于多個(gè)負(fù)載用電器的功率突變的最大值。同樣可以優(yōu)選的方式如此形成該概括的邊界條件，即，所有單個(gè)可能的功率斜坡的和大于功率斜坡的上級(jí)的值。
[0042]就此而言，同樣通常已經(jīng)也證實(shí)為有利的是至少一個(gè)負(fù)載用電器的可能的負(fù)載需求由有效負(fù)載負(fù)載突變(A Pl)和負(fù)載斜坡(5 Pl)確定。由此可以特別優(yōu)選的方式確定多個(gè)負(fù)載用電器的負(fù)載需求范圍；優(yōu)選地通過(guò)多個(gè)(i)負(fù)載用電器的有效負(fù)載的和(SUM(Pj)以及負(fù)載突變的最大值(MAX(A P^))以及負(fù)載斜坡的上級(jí)值(RESBL(S P^))確定。后者的上級(jí)值例如可為用于整個(gè)系統(tǒng)的功率斜坡的合適的且根據(jù)通常的運(yùn)行條件的合理的值。
[0043]總地來(lái)說(shuō)，根據(jù)上述改進(jìn)方案中的一個(gè)或組合實(shí)現(xiàn)以下情況，即，不僅內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)作為整體以足夠的負(fù)載接合能力并且在最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)中運(yùn)行，而且此外系統(tǒng)的每個(gè)單個(gè)的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元也以足夠的負(fù)載接合能力并且在最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)中運(yùn)行。由于應(yīng)用了計(jì)算模型，不僅僅對(duì)于系統(tǒng)或系統(tǒng)的單元的盡可能靜態(tài)的運(yùn)行實(shí)現(xiàn)該優(yōu)點(diǎn)。而根據(jù)本發(fā)明的方案的控制和調(diào)節(jié)方法或控制和調(diào)節(jié)單元設(shè)計(jì)成剛好作用在單元或整個(gè)系統(tǒng)的瞬態(tài)運(yùn)行中。特別優(yōu)選地，方案的實(shí)現(xiàn)基于在轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)中可有條件地獨(dú)立地調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和功率。尤其已證實(shí)為有利的是在第二子調(diào)節(jié)部中匹配轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速。優(yōu)選地，可在第一子調(diào)節(jié)部中在負(fù)載分配的范圍中匹配內(nèi)燃機(jī)的功率。
[0044]已證實(shí)為尤其有利的是，如果關(guān)于當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)的可變的負(fù)載分配的涉及所需求的單元的量導(dǎo)致新的運(yùn)行狀態(tài)(其位于內(nèi)燃機(jī)的獲得負(fù)載接合能力的允許的或可能的運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)之外)，改變內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或表征運(yùn)行狀態(tài)的其他參數(shù)。如果尚未識(shí)別出控制和調(diào)節(jié)方法的計(jì)算模型`的最優(yōu)參數(shù)，還可改變內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或表征運(yùn)行狀態(tài)的其他參數(shù)。在這種情況下，該方法可有利地識(shí)別并轉(zhuǎn)化其他優(yōu)化需求。
[0045]特別有利地，為了轉(zhuǎn)化用于第一和/或第二子調(diào)節(jié)部的控制和調(diào)節(jié)方法預(yù)設(shè)有優(yōu)化策略。在其邊界條件下可有利地在允許的或可能的運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)之內(nèi)調(diào)整內(nèi)燃機(jī)的新的運(yùn)行狀態(tài)(Z*)，該運(yùn)行狀態(tài)也滿足由優(yōu)化策略預(yù)設(shè)的邊界條件。一優(yōu)化策略例如可通過(guò)預(yù)設(shè)用于最小的生命周期成本的邊界條件來(lái)限定。另一優(yōu)化策略例如可通過(guò)預(yù)設(shè)用于最小的燃料消耗的邊界條件來(lái)預(yù)定。又一優(yōu)化策略例如可通過(guò)預(yù)設(shè)關(guān)于內(nèi)燃機(jī)的最大可用性的邊界條件來(lái)預(yù)定。再一優(yōu)化策略例如可通過(guò)預(yù)設(shè)用于最小化的標(biāo)記(Signatur)的邊界條件來(lái)預(yù)定。這種或其他的參數(shù)設(shè)定例如可通過(guò)使用者輸入到用于控制和調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的裝置中來(lái)預(yù)設(shè)或選擇。
[0046]根據(jù)用于內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的瞬態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)時(shí)間標(biāo)度(Zeitskala)的需求可執(zhí)行對(duì)于第一和/或第二子調(diào)節(jié)部重要的調(diào)節(jié)回路。根據(jù)瞬態(tài)運(yùn)行狀態(tài)的動(dòng)態(tài)性或多或少地頻繁地重復(fù)在用于控制和調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的方法中提及的步驟a)至d)以及可選地在改進(jìn)方案中提及的步驟、例如步驟e)。[0047]尤其根據(jù)本發(fā)明的方案優(yōu)選取決于當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)相對(duì)頻繁地重復(fù)基于計(jì)算模型確定當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)和導(dǎo)出負(fù)載接合能力(Ladm)，以便可盡可能考慮內(nèi)燃機(jī)在瞬態(tài)運(yùn)行中的每個(gè)決定性的狀態(tài)變化。那么重復(fù)上述其他步驟用于重新起動(dòng)再次設(shè)有足夠的負(fù)載接合能力的運(yùn)行狀態(tài)或在可選的優(yōu)化策略方面最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)。結(jié)果，這可引起根據(jù)本發(fā)明的基本原理持續(xù)地再調(diào)節(jié)系統(tǒng)或系統(tǒng)的單元。
[0048]對(duì)于計(jì)算模型自身，熱力學(xué)模型在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)處已證實(shí)為特別優(yōu)選。該熱力學(xué)的計(jì)算模型以特別有利的方式考慮多個(gè)狀態(tài)參數(shù)，其從以下參數(shù)組成的組中選擇:內(nèi)燃機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速和溫度，環(huán)境溫度和環(huán)境壓力，排氣背壓以及內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和特定的燃料消耗。原則上不必考慮所有的狀態(tài)參數(shù)，而是可單個(gè)地或組合地考慮這些參數(shù)中的任意數(shù)量以用于限定內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)。盡管考慮至少所有上述參數(shù)以用于充分限定內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)已證實(shí)為有利的。然而對(duì)于一定的調(diào)節(jié)方面來(lái)說(shuō)，特定地選擇兩個(gè)或多個(gè)確定的狀態(tài)參數(shù)已證實(shí)為優(yōu)選的。這尤其可涉及到由內(nèi)燃機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速組成的狀態(tài)參數(shù)的組合或者由內(nèi)燃機(jī)的功率和溫度組成的組合或者由內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和溫度組成的組合。
[0049]下面根據(jù)【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施例。附圖不一定按比例示出這些實(shí)施例，相反，以示意性的和/或稍微失真的形式示出用于闡述的附圖。在補(bǔ)充可從附圖中直接識(shí)別出的教導(dǎo)方面，參考相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)。在此可考慮在不背離本發(fā)明的基本想法的情況下可關(guān)于實(shí)施方式的形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行多種改進(jìn)和變化。在本發(fā)明的說(shuō)明、附圖以及權(quán)利要求中公開(kāi)的特征不僅單個(gè)地而且以任意組合的形式對(duì)于改進(jìn)本發(fā)明來(lái)說(shuō)很重要。此外，由在說(shuō)明、附圖和/或權(quán)利要求中公開(kāi)的特征中的至少兩個(gè)組成的所有組合落入在本發(fā)明的范圍中。本發(fā)明的基本想法不限于以下顯示的且說(shuō)明的優(yōu)選的實(shí)施方式的準(zhǔn)確的形式和細(xì)節(jié)，或者不限于應(yīng)相對(duì)于在權(quán)利要求中要求保護(hù)的對(duì)象受到限制的對(duì)象上。在給出的尺寸范圍中，處于所提及的極限之內(nèi)的值也可作為極限值公開(kāi)并且任意使用和要求保護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0050]從對(duì)優(yōu)選的實(shí)施方式的隨后的說(shuō)明中以及根據(jù)附圖得到本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、特征和細(xì)節(jié)。具體地，在附圖中:
圖1顯示了用于巨型游艇的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)選的實(shí)施方式的示意性的圖示，該內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)具有不同類型的、可經(jīng)由逆變器聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)處的、產(chǎn)生電功率的多個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元，并且該內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)同樣具有可經(jīng)由逆變器聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)處的、消耗電功率的不同的負(fù)載用電器，在此，每個(gè)單元具有轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)；
圖2顯示了用于例如在圖1中的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的控制和調(diào)節(jié)方法的優(yōu)選的實(shí)施方式的基本方案的示意性的圖示，其中，示意性地示出內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元以及第一和第二子調(diào)節(jié)部，其中，在計(jì)算模型的范圍中導(dǎo)出內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的運(yùn)行狀態(tài)Z*和負(fù)載接合能力Ladm,并且比較用于表征負(fù)載接合能力Ladm的優(yōu)選的參數(shù)與用于表征多個(gè)負(fù)載用電器的負(fù)載需求的優(yōu)選的參數(shù)；
圖3針對(duì)圖2的優(yōu)選的實(shí)施方式顯示了與系統(tǒng)相關(guān)的、用于確定可聯(lián)接的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的數(shù)量以及可變的負(fù)載分配和轉(zhuǎn)速分配的上級(jí)的第一子調(diào)節(jié)部的調(diào)節(jié)回路的示意性的圖不;
圖4針對(duì)圖2的優(yōu)選的實(shí)施方式示出了與轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)相關(guān)的、尤其用于比較負(fù)載接合能力和取決于負(fù)載需求的可變的負(fù)載分配且用于取決于此地對(duì)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速進(jìn)行匹配的第二子調(diào)節(jié)部的調(diào)節(jié)回路的示意性的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0051]圖1示例性地顯示了用于巨型游艇的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)1000，其設(shè)計(jì)成用于驅(qū)動(dòng)該巨型游艇。作為消耗功率的負(fù)載用電器(其以下原則上總地以200表示)，在系統(tǒng)1000的配電網(wǎng)絡(luò)300處聯(lián)接有多個(gè)螺旋槳，即，左舷側(cè)的主螺旋槳201、右舷側(cè)的主螺旋槳202以及用于船首推進(jìn)器的左舷側(cè)的螺旋槳203和用于船首推進(jìn)器的右舷側(cè)的螺旋槳204以及用于船尾推進(jìn)器的螺旋槳205。此外，設(shè)置有相應(yīng)用于右舷側(cè)的冷卻設(shè)備和左舷側(cè)的冷卻設(shè)備的、作為其他的負(fù)載用電器200的驅(qū)動(dòng)裝置206，207。上述負(fù)載用電器200可經(jīng)由逆變器310(DC/AC轉(zhuǎn)換器)聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)300處，逆變器將在配電網(wǎng)絡(luò)中通常經(jīng)由直流電流匯流排提供的直流電流轉(zhuǎn)換成期望頻率的交流電流。原則上，以上闡述的也適用于經(jīng)由逆變器320 (DC/AC轉(zhuǎn)換器)聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)300處的、呈左舷側(cè)的主螺旋槳201和右舷側(cè)的主螺旋槳202的形式的負(fù)載用電器200，并且也以所限制的方式適用于帶有船載電器網(wǎng)絡(luò)(Bordnetz) 209的電力應(yīng)急機(jī)組208。帶有內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元403和發(fā)電機(jī)423的、受到特定要求和標(biāo)準(zhǔn)的電力應(yīng)急機(jī)組208原則上作為“獨(dú)立”系統(tǒng)來(lái)運(yùn)行，并且因此原則上僅僅有條件地為以下說(shuō)明的控制和調(diào)節(jié)方法的一部分。
[0052]此外，負(fù)載用電器200可直接經(jīng)由單獨(dú)的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元(例如其他的單元還呈帶有柴油機(jī)的發(fā)電機(jī)組的形式)來(lái)驅(qū)動(dòng)。為此，下面具體說(shuō)明可經(jīng)由逆變器320聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)300處的多個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元400。尤其左舷側(cè)的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元401和右舷側(cè)的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元402 (其相應(yīng)形成用于主螺旋槳201，202的主驅(qū)動(dòng)裝置)屬于上述內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元。在此，主螺旋槳201，202在形成主驅(qū)動(dòng)裝置的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元401，402處經(jīng)由集結(jié)式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)(Sammelgetriebe) 411，412聯(lián)結(jié)到相關(guān)聯(lián)的發(fā)電機(jī)421，422處。因此，如果內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的由發(fā)電機(jī)421，422產(chǎn)生的功率經(jīng)由逆變器320供給到配電網(wǎng)絡(luò)中，內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元可在柴油內(nèi)燃機(jī)401，402運(yùn)行時(shí)用于單獨(dú)地產(chǎn)生電流。螺旋槳201，202也可借助于集結(jié)式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)411，412由柴油內(nèi)燃機(jī)401，402純機(jī)械地或機(jī)電組合地直接驅(qū)動(dòng)。如果柴油內(nèi)燃機(jī)401，402在沒(méi)有驅(qū)動(dòng)螺旋槳201，202的情況下作為電機(jī)僅驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)并且產(chǎn)生可經(jīng)由逆變器320供給到配電網(wǎng)絡(luò)300中的電流，則內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元401，402作為純粹的發(fā)電機(jī)工作。
[0053]上面提及的電力應(yīng)急機(jī)組208的柴油內(nèi)燃機(jī)403驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)423，從而由該柴油內(nèi)燃機(jī)403和發(fā)電機(jī)423形成的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元420用作用于巨型游艇的船載電器網(wǎng)絡(luò)209的電力應(yīng)急機(jī)組。在此，上述的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元400已經(jīng)在合適的轉(zhuǎn)速的情況下設(shè)計(jì)成有不同的額定功率。因此，主驅(qū)動(dòng)裝置的內(nèi)燃機(jī)401，402用于在大約2050轉(zhuǎn)/分的情況下產(chǎn)生大約3500kW的額定功率，而供給電力應(yīng)急機(jī)組的柴油內(nèi)燃機(jī)403設(shè)計(jì)成在大約1500轉(zhuǎn)/分的情況下產(chǎn)生大約730kW的額定功率。在此，在上部區(qū)域中顯示的、作為柴油內(nèi)燃機(jī)405，406，407，408與相應(yīng)發(fā)電機(jī)425，426，427，428的組合的其他(在此四個(gè))內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元經(jīng)由整流器330 (AC/DC轉(zhuǎn)換器)聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)300處。雖然在此以分開(kāi)的方式顯示出整流器330，然而其可在用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元430的相應(yīng)的發(fā)電機(jī)425，426，427，428的變型方案的范圍中必需作為機(jī)組并且于是屬于該機(jī)組。這例如在異步電機(jī)或在混合激勵(lì)的永磁體同步電機(jī)中例如可涉及到提供發(fā)電機(jī)的激勵(lì)和無(wú)功功率需求。
[0054]機(jī)組的所顯示的內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)成在大約2050轉(zhuǎn)/分的情況下有大約2880kW的功率。這樣，在此不同的額定功率和額定轉(zhuǎn)速的至少三組內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元410，420，430可相應(yīng)經(jīng)由未示出的開(kāi)關(guān)聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)300處。
[0055]然而，內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元420的用作應(yīng)急發(fā)電機(jī)(Notgenerator)的發(fā)電機(jī)423僅僅在例外情況下才聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)300處，也就是說(shuō)，實(shí)際上未聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)300處。雖然圖1的在此闡述的線路理論上允許內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元420的應(yīng)急發(fā)電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元410，430的主發(fā)電機(jī)的并行運(yùn)行，但是，該并行運(yùn)行實(shí)際上僅僅針對(duì)反同步(Riicksynchronisierung)來(lái)設(shè)置。
[0056]此外，甲板通岸接頭(Landanschluss) 440可經(jīng)由其他整流器340聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)300處以用于供給電功率。
[0057]總地來(lái)說(shuō)，在圖1中聯(lián)接有帶有可聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)300處的、產(chǎn)生功率的多個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元410，420，430 (在此呈柴油機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的形式)的相對(duì)復(fù)雜的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)1000以形成發(fā)電機(jī)組和/或機(jī)電的驅(qū)動(dòng)裝置。此外，消耗功率的多個(gè)負(fù)載用電器200聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)300處。在此，上述單元410，420, 430具有與相應(yīng)發(fā)電機(jī)421，422，423以及425 — 428組合的不同的內(nèi)燃機(jī)401，402, 403以及405 — 408。
[0058]所說(shuō)明的所有內(nèi)燃機(jī)(如有可能，除了電力應(yīng)急機(jī)組420)為柴油機(jī)，其設(shè)計(jì)為轉(zhuǎn)速可變的柴油機(jī)并且因此以功率電子的方式來(lái)調(diào)節(jié)。
[0059]下面參考圖2至圖4在特別優(yōu)選的實(shí)施方式的范圍中根據(jù)本發(fā)明的方案結(jié)合用于控制和調(diào)節(jié)的方法來(lái)說(shuō)明控制和調(diào)節(jié)單元。
[0060]為此,根據(jù)圖2借助作為內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)1000的一部分的不例性地不出的柴油內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元400原則上地闡述本發(fā)明的方案。單元400具有作為內(nèi)燃機(jī)的柴油內(nèi)燃機(jī)401 - 408中的一個(gè)和作為發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)421 - 428中的一個(gè)，并且單元400經(jīng)由逆變器320或整流器330聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)300處。
[0061]控制和調(diào)節(jié)裝置500 (其帶有第一子調(diào)節(jié)部501和第二子調(diào)節(jié)部502，將根據(jù)圖3對(duì)第一子調(diào)節(jié)部作進(jìn)一步闡述)也接到配電網(wǎng)絡(luò)上。在圖3中詳細(xì)顯示的第一子調(diào)節(jié)部501為上級(jí)的子調(diào)節(jié)部并且與系統(tǒng)層相關(guān)，也就是說(shuō)在此調(diào)節(jié)原則性的調(diào)節(jié)參數(shù)，即，在此取決于負(fù)載需求范圍的、可聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)300處的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元410，430的數(shù)量以及可變的負(fù)載和轉(zhuǎn)速分配。
[0062]在圖4中進(jìn)一步闡述的、關(guān)于柴油機(jī)層的第二子調(diào)節(jié)部502包括:數(shù)字的信號(hào)處理器，其用于示出表示柴油內(nèi)燃機(jī)401至408的計(jì)算模型504 ；以及比較器505，其用于執(zhí)行在負(fù)載接合能力506的參數(shù)與取決于負(fù)載需求范圍的可變的負(fù)載分配507的參數(shù)之間的比較請(qǐng)求。經(jīng)由第一子調(diào)節(jié)部501的接口 510提供從中獲得的用于說(shuō)明運(yùn)行狀態(tài)Z*的調(diào)節(jié)值和參數(shù)508，即，在此尤其為轉(zhuǎn)速Iij和可變的功率P」。接口 510同時(shí)形成至配電網(wǎng)絡(luò)300的接口，為其提供所有的功率和負(fù)載變化。
[0063]在此，柴油機(jī)401，402和403 — 408中的每一個(gè)具有第二子調(diào)節(jié)部502，其帶有用于示出計(jì)算模型504的數(shù)字的信號(hào)處理器。就此而言，第二子調(diào)節(jié)部502實(shí)施成基于模型的調(diào)節(jié)器，其在運(yùn)行狀態(tài)范圍ZB*之內(nèi)由當(dāng)前的在特征曲線族K中確定的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)Z*確定馬達(dá)可承受的可能的負(fù)載變化。在圖2的圖示中呈現(xiàn)出馬達(dá)現(xiàn)在在特征曲線族中在運(yùn)行狀態(tài)Z*處運(yùn)行，其中，內(nèi)燃機(jī)的功率為P」、內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速為IV包括若干參數(shù)508 -例如馬達(dá)的運(yùn)行溫度Tj、環(huán)境溫度Tu、空氣壓力Pu和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J以及內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元410，420，430的特定的燃料消耗“sfc”或者可優(yōu)化的其他參數(shù)“…”(例如排氣背壓Pm) —的向量在此在運(yùn)行狀態(tài)范圍ZB*之內(nèi)決定性地確定允許的、馬達(dá)可以足夠的儲(chǔ)備承受的瞬態(tài)負(fù)載變化La'在此，所謂的負(fù)載接合能力506表征為關(guān)于當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)Z*的允許的功率突變A P/dm和關(guān)于當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)Z*的允許的功率斜坡S Pi^的量。在熱力學(xué)的計(jì)算模型504中，允許的負(fù)載接合能力Ladm的界限示出為設(shè)有粗的邊緣的參數(shù)范圍。就此而言，第一子調(diào)節(jié)部502的數(shù)字的信號(hào)處理器通過(guò)模擬馬達(dá)(即，至少內(nèi)燃機(jī)401，402和405 — 408的柴油機(jī))的瞬態(tài)性能確定當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)Z*并且從中導(dǎo)出取決于該當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)Z*的允許的負(fù)載接合能力Ladm，其最大相應(yīng)于運(yùn)行狀態(tài)范圍ZB*。上述參數(shù)508是未最終列舉的限定運(yùn)行狀態(tài)Z*或運(yùn)行狀態(tài)范圍ZB*或允許的負(fù)載接合能力Ladm的參數(shù)。根據(jù)計(jì)算量和必要性可從參數(shù)508中選擇或多或少的數(shù)量以在計(jì)算模型中充分地設(shè)計(jì)對(duì)馬達(dá)的描述。在數(shù)字的信號(hào)處理器上的計(jì)算模型例如可集成在柴油機(jī)本身中。計(jì)算模型也可實(shí)施在外部的計(jì)算器中并且提供給控制和調(diào)節(jié)裝置500。
[0064]在至配電網(wǎng)絡(luò)300或第一子調(diào)節(jié)部501的接口 510處，在負(fù)載接合能力506的范圍中的允許的負(fù)載變化必須相應(yīng)于用于轉(zhuǎn)速和負(fù)載分配所需要的負(fù)載參數(shù)的范圍。在此，負(fù)載用電器201，202, 203, 204, 205, 206, 207和如有可能208，209的負(fù)載需求和與之關(guān)聯(lián)的負(fù)載分配507由相應(yīng)的有效負(fù)載Pi^負(fù)載突變APiL和負(fù)載斜坡S Pi1確定。它們?cè)诘谝蛔诱{(diào)節(jié)部501的范圍中轉(zhuǎn)換成負(fù)載需求范圍的所需求的負(fù)載APrai和SF'
[0065]因此最終可通過(guò)儲(chǔ)存調(diào)節(jié)的、帶有柴油機(jī)的特征曲線K的計(jì)算模型504隨時(shí)在線且實(shí)時(shí)地計(jì)算出當(dāng)前狀態(tài)Z*并且由此計(jì)算出其承受負(fù)載變化的能力。這使得能夠取決于預(yù)期的負(fù)載變化在最優(yōu)的運(yùn)行時(shí)刻中控制柴油機(jī)。在轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元(例如在該情況下至少單元410，43`0，如有可能還有420)中可在不同的轉(zhuǎn)速的情況下提供相同的功率，這部分地顯著影響燃料消耗和負(fù)載接合能力。在出現(xiàn)已知的最大負(fù)載突變APraj和負(fù)載斜坡S Preq時(shí)，可借助于計(jì)算模型504計(jì)算出用于負(fù)載接合能力Ladm的功率和轉(zhuǎn)速范圍，其一方面保證可靠的運(yùn)行，因?yàn)槠涮幱谀軐?shí)現(xiàn)的運(yùn)行狀態(tài)范圍ZB*之內(nèi)。另一方面可在該允許的負(fù)載接合能力Ladm之內(nèi)如有可能取決于所選擇的優(yōu)化策略確定最優(yōu)的運(yùn)行時(shí)刻。因?yàn)椴粌H最大負(fù)載變化取決于當(dāng)前運(yùn)行條件，而且柴油機(jī)的負(fù)載承受能力也取決于當(dāng)前運(yùn)行條件，所以利用計(jì)算模型504在調(diào)節(jié)回路中持續(xù)地執(zhí)行調(diào)節(jié)系統(tǒng)500。這將根據(jù)后面的圖3和4進(jìn)行闡述。
[0066]圖3顯示了帶有調(diào)節(jié)和處理器件的、關(guān)于系統(tǒng)1000的上級(jí)的第一子調(diào)節(jié)部的結(jié)構(gòu)。
[0067]作為用于產(chǎn)生功率的參數(shù)，在圖2中說(shuō)明的接口 510首先提供可供支配的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元400的數(shù)量，其在下面還被稱為#GENSETS。在此涉及在圖1中描繪的、帶有單元410和430的內(nèi)燃機(jī)的Gensets ;在此，數(shù)量為六個(gè)Gensets。此外，在接口 510處提供關(guān)于負(fù)載用電器的可能的負(fù)載需求的信息。在此使用根據(jù)圖1描繪的負(fù)載用電器，尤其螺旋槳201，202，203，204，205以及其他負(fù)載用電器207至209。在用于每個(gè)負(fù)載用電器的負(fù)載需求范圍的范圍中來(lái)說(shuō)明負(fù)載需求。在此為有效負(fù)載P1、負(fù)載突變APi1和負(fù)載斜坡6 P,。接合到接口 510中的第一子調(diào)節(jié)部501從中確定負(fù)載需求范圍，其在此通過(guò)有效負(fù)載Pi1、負(fù)載突變APi1的最大值和負(fù)載斜坡S PJesbl的上級(jí)的(Ubergeordnet)值的和以相對(duì)很小的花費(fèi)來(lái)確定。負(fù)載斜坡的上級(jí)的值例如同樣可作為最大峰值(Maximalwertbildung)或者作為所有負(fù)載斜坡的上極限值或最高的平均值來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0068]然后，在第一子調(diào)節(jié)部501本身中，首先在步驟511中基于計(jì)算模型504提供運(yùn)行狀態(tài)Z*和說(shuō)明該運(yùn)行狀態(tài)Z*的狀態(tài)參數(shù)508或可能的運(yùn)行狀態(tài)范圍ZB*。這些信息原則上使得能夠基于計(jì)算模型504給出在瞬態(tài)運(yùn)行狀態(tài)中可供使用的功率以及給出可供使用的多個(gè)內(nèi)燃機(jī)的所有的負(fù)載接合能力。在步驟512中比較所有的負(fù)載接合能力與內(nèi)燃機(jī)的可供支配的功率的和是否大于多個(gè)負(fù)載用電器的負(fù)載需求范圍(例如，其可通過(guò)第一子調(diào)節(jié)部的接口 510來(lái)提供)。對(duì)于不滿足該條件的情況，在第一子調(diào)節(jié)部501的N1分支中使Gensets的數(shù)量#GENSET提高“I”并且重新執(zhí)行步驟511和512直至在步驟512中滿足上述條件。然后在步驟Yl中檢查是否優(yōu)化了由可支配的Gensets提供的狀態(tài)參數(shù)。如果不滿足在第一子調(diào)節(jié)部的第二 N2分支中所提到的概括性的邊界條件，則不是這種情況。具體地檢查所有單個(gè)的可能的功率突變AP^的和是否大于系統(tǒng)1000的負(fù)載突變的最大值。還檢查所有的單個(gè)的可能的功率斜坡S Pj的最大值是否表示為對(duì)于系統(tǒng)1000可期待的負(fù)載斜坡S Pi的上級(jí)的值，或者是否必須使用適當(dāng)?shù)摹⑾鄳?yīng)更大的值。在第一子調(diào)節(jié)部501的N2分支中只要使用于單個(gè)Genset的所需的負(fù)載和轉(zhuǎn)速分配的可變的負(fù)載和轉(zhuǎn)速分配Var(Pj)、var(nj)匹配成直至滿足概括性的邊界條件。最終這引起系統(tǒng)1000在系統(tǒng)層上可即使在瞬態(tài)運(yùn)行中也滿足負(fù)載用電器的任何可合適猜測(cè)的負(fù)載突變或任何可合適地期望的負(fù)載斜坡。尤其在第一子調(diào)節(jié)部501的Y2分支中持續(xù)地(也就是說(shuō)“在回路中”)執(zhí)行上述步驟511 (確定運(yùn)行狀態(tài)Z*和運(yùn)行狀態(tài)范圍ZB*)、步驟512 (確定待聯(lián)接的單元400的數(shù)量)、513 (關(guān)于概括性的邊界條件進(jìn)行優(yōu)化)。不僅最大的負(fù)載變化MAX(AP’)而且負(fù)載承受能力ZB*都取決于當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)Z*。通過(guò)持續(xù)的運(yùn)行方式確保用于內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的系統(tǒng)1000的上級(jí)的調(diào)節(jié)層處在可靠且同時(shí)最優(yōu)的運(yùn)行狀態(tài)中。
[0069]在N2分支中限定 的、在圖3中示出的概括性的邊界條件關(guān)于當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)Z*和可變的轉(zhuǎn)速分配引起可變的負(fù)載分配的與所需求的單元400有關(guān)的值。稱之為所需要的負(fù)載突變AP/w和所需求的負(fù)載斜坡S P/m的、取決于負(fù)載需求范圍的、用于單個(gè)內(nèi)燃機(jī)400的可變的負(fù)載分配將在圖4中進(jìn)一步說(shuō)明的第二子調(diào)節(jié)部502中提供。
[0070]如在圖4中示出的那樣，在步驟521中，涉及轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)的第二子調(diào)節(jié)部502也提供計(jì)算模型504的結(jié)果，即，運(yùn)行狀態(tài)Z*和運(yùn)行狀態(tài)范圍ZB*。
[0071]如根據(jù)圖2闡述的那樣，可從運(yùn)行狀態(tài)范圍ZB*中給出負(fù)載接合能力Ladm的處在該運(yùn)行狀態(tài)范圍ZB*中的允許的范圍。在此，負(fù)載接合能力由關(guān)于當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)Z*允許的功率突變A P^dm和允許的功率斜坡Sp/dm限定；在內(nèi)燃機(jī)400的瞬態(tài)運(yùn)行中該確定方式也適用，這在圖4中在第二子調(diào)節(jié)部的步驟522中示出。在第二子調(diào)節(jié)部502的步驟523中，比較允許的負(fù)載接合能力APadm、S Padffl的上述參數(shù)與負(fù)載分配APrap S Praj的取決于負(fù)載需求范圍的可變的參數(shù)。對(duì)于所需求的負(fù)載的值不處于允許的負(fù)載接合能力Ladm之內(nèi)的情況，只要在重復(fù)上述步驟521、522、523的情況下在第二子調(diào)節(jié)部502的第一 N1分支中對(duì)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速nnOT進(jìn)行匹配直至滿足在步驟523中列出的條件。如果是這種情況，可由此出發(fā)至少在負(fù)載需求和內(nèi)燃機(jī)的可供支配的負(fù)載接合能力方面可靠地選擇內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)Z*。
[0072]然后在第二子調(diào)節(jié)部502中在分支Yl中檢查是否內(nèi)燃機(jī)的所有可優(yōu)化的狀態(tài)參數(shù)滿足其他邊界條件。例如，優(yōu)化策略可為在內(nèi)燃機(jī)中進(jìn)行盡可能小的燃料消耗。在這種情況下優(yōu)化參數(shù)為使內(nèi)燃機(jī)在帶有盡可能小的特定的消耗的范圍中運(yùn)行(sfc盡可能小)。如果直到現(xiàn)在所選擇的轉(zhuǎn)速nnOT還不滿足優(yōu)化的要求，只要在第二子調(diào)節(jié)部的第二 N2分支中對(duì)轉(zhuǎn)速n進(jìn)行優(yōu)化直至其相應(yīng)于最優(yōu)的轉(zhuǎn)速n_，其中，然而必須滿足在步驟523中提及的條件。也就是說(shuō)，即使在優(yōu)化轉(zhuǎn)速時(shí)，經(jīng)受第二子調(diào)節(jié)部502調(diào)節(jié)的內(nèi)燃機(jī)也應(yīng)具有大于用于內(nèi)燃機(jī)的取決于負(fù)載需求范圍的可變的負(fù)載分配的負(fù)載接合能力。
[0073]如果存在用于內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)優(yōu)化的轉(zhuǎn)速n_，則在第二 Y2分支中“在回路中”通過(guò)重復(fù)上述步驟521至524來(lái)持續(xù)地繼續(xù)運(yùn)行第二子調(diào)節(jié)部。步驟521至524的重復(fù)率可相應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)的瞬態(tài)狀態(tài)的動(dòng)態(tài)性來(lái)選擇，從而確保不僅在快速的而且在緩慢的動(dòng)態(tài)的瞬態(tài)狀態(tài)變化的情況下滿足內(nèi)燃機(jī)的上述可靠且最優(yōu)的運(yùn)行條件。
[0074]尤其在執(zhí)行第二子調(diào)節(jié)部502時(shí)將用于內(nèi)燃機(jī)的、來(lái)自步驟521的運(yùn)行狀態(tài)Z*和運(yùn)行狀態(tài)范圍ZB*傳輸?shù)降谝蛔诱{(diào)節(jié)部501的步驟511處，從而上級(jí)的第一子調(diào)節(jié)部501如有可能可重新確定功率需求，并且可在反饋至步驟523中的情況下將該功率需求供給第二子調(diào)節(jié)部502。在發(fā)生器側(cè)不足的正常情況下，如所闡述的那樣，或者在第一子調(diào)節(jié)部501的N1分支的范圍中起動(dòng)其他機(jī)組。否則(如果例如已經(jīng)起動(dòng)所有的機(jī)組)必須使處于運(yùn)行中的機(jī)組以運(yùn)行點(diǎn)Z*來(lái)開(kāi)動(dòng)，從而可進(jìn)行第二子調(diào)節(jié)部502的步驟523的可能需要的負(fù)載變化。
[0075]對(duì)于執(zhí)行第二子調(diào)節(jié)部502的N1分支而未導(dǎo)致決定性的結(jié)果的情況，必須以此為出發(fā)點(diǎn)，即，不可產(chǎn)生所需求的功率。為了能夠確定這種情況，可需要其他檢查，從而僅僅在例外情況下和作為最后的可能性才考慮允許卸載，這可根據(jù)巨型游艇的急迫的行駛情況切斷不重要的負(fù)載。這例如可包括切斷在逆變器310處的負(fù)載。這例如還可包括切斷在逆變器320處的負(fù)載。在一種附加方案或備選方案中還可禁止起動(dòng)其他負(fù)載。
[0076]該實(shí)施方式還設(shè)置有故障事件，在其中，在故障情況下，通常被視為轉(zhuǎn)速可變的柴油機(jī)的內(nèi)燃機(jī)401至408 (如有可能403除外)作為轉(zhuǎn)速恒定的馬達(dá)運(yùn)行，這種情況如同傳統(tǒng)的 Gensets。
[0077]總地來(lái)說(shuō)，該方法提供的優(yōu)點(diǎn)是(如果有的話)僅僅需要有目的地卸載或多或少緊要的負(fù)載，因?yàn)樵谟?jì)算模型504和方法步驟511和521的范圍中轉(zhuǎn)化甚至柴油內(nèi)燃機(jī)的瞬態(tài)狀態(tài)的持續(xù)模擬。
[0078]參考標(biāo)號(hào)列表 200負(fù)載用電器 300配電網(wǎng)絡(luò) 1000系統(tǒng)
201左舷側(cè)的主螺旋槳 202右舷側(cè)的主螺旋槳 203左舷側(cè)的螺旋槳 204右舷側(cè)的螺旋槳206，207驅(qū)動(dòng)裝置
208電力應(yīng)急機(jī)組
209船載電器網(wǎng)絡(luò)
310，320逆變器
330, 340整流器
400內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單兀
401左舷側(cè)的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元
402右舷側(cè)的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元
403用于電力應(yīng)急機(jī)組的柴油內(nèi)燃機(jī)
405，406，407，408柴油內(nèi)燃機(jī)
411,412集結(jié)式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
421，422，423，425，426，427，428 發(fā)電機(jī)
410, 420, 430內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單兀
440甲板通岸接頭
500控制和調(diào)節(jié)裝置
501第一子調(diào)節(jié)部
502第二子調(diào)節(jié)部
504計(jì)算模型
505比較器
506負(fù)載接合能力
507取決于負(fù)載需求范圍的可變的負(fù)載分配510 接口K特征曲線P有效負(fù)載
AP/eq, dPjreq需要的負(fù)載突變和負(fù)載斜坡APjadm, ClPjadm允許的功率突變和功率斜坡Ladm負(fù)載接合能力
Lreq必須分配到單個(gè)的機(jī)組上的所需要的負(fù)載接合nreq轉(zhuǎn)速分配
#GENSET待聯(lián)接的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元400的數(shù)量
SUM(GENSET)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元400的功率和
SUM (LOAD)用電器的負(fù)載和
514,525調(diào)節(jié)回路
Pj, Hj, Tj內(nèi)燃機(jī)的功率、轉(zhuǎn)速、溫度
Tu, Pu環(huán)境溫度、環(huán)境壓力
Pag排氣背壓
Jj單元400的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
Sfc特定的燃料消耗
Z*當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)ZB*用于 負(fù)載接合能力Ladm的運(yùn)行狀態(tài)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種根據(jù)用于控制和調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)(1000)的方法，該內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)帶有多個(gè)可聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)處的、產(chǎn)生電功率的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元(400)和消耗電功率的負(fù)載用電器(200)，其中，單元(400)具有轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)(401，402，404 — 408)和發(fā)電機(jī)(421 - 428)，其特征在于以下步驟: (a)確定至少一個(gè)所述內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元(400)的內(nèi)燃機(jī)(401，402，404— 408)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*);以及 (b)取決于用于所述至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元(400)的內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)導(dǎo)出說(shuō)明負(fù)載接合能力(Ladm)的運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)，其中， 基于用于所述內(nèi)燃機(jī)(401，402，404 - 408)的計(jì)算模型(504)確定當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)并且導(dǎo)出運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*);以及 (c)提供說(shuō)明多個(gè)所述負(fù)載用電器(200)的可能的負(fù)載需求的負(fù)載需求范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， (d)在考慮到所述至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元(400)的內(nèi)燃機(jī)(401,402,404—408)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)和負(fù)載接合能力(Ladm)的情況下: -取決于負(fù)載需求范圍確定可聯(lián)接到所述配電網(wǎng)絡(luò)處的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元(400)的數(shù)量(#GENSET)， -取決于負(fù)載需求范圍確定用于多個(gè)所述內(nèi)燃機(jī)(400)的可變的負(fù)載分配(Lrai)和/或可變的轉(zhuǎn)速分配OiraO。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在導(dǎo)出運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)時(shí)尤其在轉(zhuǎn)速、激勵(lì)和/或電壓方面考慮所述內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元(400)的發(fā)電機(jī)的允許的運(yùn)行范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在上級(jí)的第一子調(diào)節(jié)部(501)中執(zhí)行步驟(c)和/或(d)，而在第二子調(diào)節(jié)部(502)中執(zhí)行步驟(a)和(b)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述上級(jí)的第一子調(diào)節(jié)部(501)與系統(tǒng)相關(guān)，和/或所述第二子調(diào)節(jié)部(502)與所述轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)(401，402，404 一 408)相關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)處的負(fù)載接合能力(Ladm)的特征在于可能的或允許的功率突變(APj)adm和可能的或允許的功率斜坡(SPi)adm和/或至少一個(gè)所述負(fù)載用電器(200)的可能的負(fù)載需求由有效負(fù)載(Pi)、負(fù)載突變(APi)和/或負(fù)載斜坡(5 Pi)確定。
7.一種根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的方法，其此外還具有以下步驟: (e)對(duì)于所述內(nèi)燃機(jī)(400)尤其在與轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)(400)相關(guān)的第二子調(diào)節(jié)部(502)中比較負(fù)載接合能力(Ladm)與取決于負(fù)載需求范圍的可變的負(fù)載分配(I/，。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述可變的負(fù)載分配(Lrai)和/或轉(zhuǎn)速分配服從概括的邊界條件，其中，基于用于所述至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)(400)的計(jì)算模型(504)，所述內(nèi)燃機(jī)的所有負(fù)載接合能力(Ladm)的和大于多個(gè)所述負(fù)載用電器(200)的負(fù)載需求范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，多個(gè)所述負(fù)載用電器的負(fù)載需求范圍由有效負(fù)載(Pi)的和、負(fù)載突變的最大值(APiMX)和/或負(fù)載斜坡的上級(jí)值(6 P,ESBL)確定。
10.根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，概括的邊界條件由此形成，即，所有可示出的負(fù)載突變的和(SUM(APp)大于多個(gè)所述負(fù)載用電器的負(fù)載突變的最大值(MAX APi)，和/或所有可單個(gè)示出的負(fù)載斜坡的和(SUM( 6 Pj.))大于負(fù)載斜坡的上級(jí)值(RESBL A Pi)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)中可有條件地獨(dú)立地調(diào)整轉(zhuǎn)速(Iij)和功率(Pj)，尤其在第二子調(diào)節(jié)部(502)中匹配所述轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)(400)的轉(zhuǎn)速。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述計(jì)算模型(504)為在所述內(nèi)燃機(jī)(400)的運(yùn)行狀態(tài)(Z*)處的熱力學(xué)模型，其帶有多個(gè)參數(shù)，該參數(shù)從包括以下參數(shù)的組中選擇: 所述內(nèi)燃機(jī)的功率(Pj)， 所述內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速(Iij)， 所述內(nèi)燃機(jī)的溫度(Tj), 環(huán)境溫度(Tamb)， 環(huán)境壓力(Pamb), 排氣背壓(Pm)， 所述內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單兀(401，402, 404 — 408)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(Jj), 特定的燃料消耗(sfc)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)比較用電器的負(fù)載和(SUM(LOAD))與所述內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的功率和(SUM(GENSET))取決于負(fù)載需求范圍確定可聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)處的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的數(shù)量(#GENSET)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， -如果關(guān)于當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的可變的負(fù)載分配的與所需求的單元相關(guān)的量處于所述內(nèi)燃機(jī)的說(shuō)明負(fù)載接合能力的允許的運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)之外，和/或-如果存在計(jì)算模型的尚未優(yōu)化的參數(shù)， 改變所述內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速(?)和/或表征運(yùn)行狀態(tài)的其他參數(shù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1至14中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，尤其為所述第一和/或第二子調(diào)節(jié)部(501，502)預(yù)設(shè)優(yōu)化策略，在其邊界條件下在可靠的運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)之內(nèi)調(diào)整所述內(nèi)燃機(jī)的新的運(yùn)行狀態(tài)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，為了改變運(yùn)行狀態(tài)重復(fù)地導(dǎo)出運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)，尤其第一子調(diào)節(jié)部(501)和/或第二子調(diào)節(jié)部(502)包括調(diào)節(jié)回路(514，525),在其中為了改變運(yùn)行狀態(tài)重復(fù)地導(dǎo)出運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)。
17.一種尤其構(gòu)造成用于執(zhí)行根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法的裝置，其用于控制和調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，該內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)帶有多個(gè)可聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)處的、產(chǎn)生電功率的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元和消耗電功率的負(fù)載用電器，其中，單元具有轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)，其特征在于，調(diào)節(jié)和處理器件，其用于 (a)確定至少一個(gè)所述內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的內(nèi)燃機(jī)(401，402，404— 408)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)； (b)取決于說(shuō)明當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)的運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)為所述至少一個(gè)內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的內(nèi)燃機(jī)導(dǎo)出負(fù)載接合能力，其中， 基于用于所述內(nèi)燃機(jī)的計(jì)算模型定確當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)(Z*)并且導(dǎo)出運(yùn)行狀態(tài)范圍(ZB*)； (c)提供說(shuō)明多個(gè)所述負(fù)載用電器的可能的負(fù)載需求的負(fù)載需求范圍。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的用于控制和調(diào)節(jié)的裝置，其特征在于，調(diào)節(jié)和處理器件，其用于 (d)取決于負(fù) 載需求范圍確定可聯(lián)接到所述配電網(wǎng)絡(luò)處的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的數(shù)量， -取決于負(fù)載需求范圍確定對(duì)多個(gè)所述內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的多個(gè)內(nèi)燃機(jī)的可變的負(fù)載分配和可變的轉(zhuǎn)速分配， 在考慮到至少一個(gè)所述內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元的內(nèi)燃機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)和負(fù)載接合能力的情況下進(jìn)行上述操作。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的用于控制和調(diào)節(jié)的裝置，其特征在于，尤其與所述轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)相關(guān)的第二子調(diào)節(jié)部設(shè)有用于執(zhí)行步驟(a)和(b)的調(diào)節(jié)和處理器件，和/或，尤其與系統(tǒng)相關(guān)的上級(jí)的第一子調(diào)節(jié)部設(shè)有用于執(zhí)行步驟(C)尤其步驟(d)的調(diào)節(jié)和處理器件。
20.一種內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)，其帶有多個(gè)可聯(lián)接到配電網(wǎng)絡(luò)處的、產(chǎn)生電功率的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)單元和消耗電功率的負(fù)載用電器，其中，單元具有轉(zhuǎn)速可變的內(nèi)燃機(jī)和發(fā)電機(jī)，并且所述內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)帶有根據(jù)權(quán)利要求17至19中任一項(xiàng)所述的用于控制和調(diào)節(jié)的裝置。
21.一種陸上運(yùn)輸工具或船舶一尤其多用途車輛、商用車或船一或者用于產(chǎn)生電能的靜態(tài)設(shè)備，其帶有根據(jù)權(quán)利要求20所述的內(nèi)燃機(jī)一發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】H02P9/04GK103688041SQ201280023977
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月18日
【發(fā)明者】G.菲利普, C-O.施馬爾青格, H-J.托馬斯, T.科爾 申請(qǐng)人:Mtu腓特烈港有限責(zé)任公司