DE19713555A1 - Verfahren zur Kompensation von Drehmomentenoberwellen dieselelektrischer Aggregate - Google Patents
Verfahren zur Kompensation von Drehmomentenoberwellen dieselelektrischer AggregateInfo
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- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
- H02P9/10—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load
- H02P9/105—Control effected upon generator excitation circuit to reduce harmful effects of overloads or transients, e.g. sudden application of load, sudden removal of load, sudden change of load for increasing the stability
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- H02P2207/07—Doubly fed machines receiving two supplies both on the stator only wherein the power supply is fed to different sets of stator windings or to rotor and stator windings
- H02P2207/076—Doubly fed machines receiving two supplies both on the stator only wherein the power supply is fed to different sets of stator windings or to rotor and stator windings wherein both supplies are made via converters: especially doubly-fed induction machines; e.g. for starting
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kompensation von Drehmomentoberwellen
dieselelektrischer Aggregate, die aus einem Verbrennungsmotor, insbesondere einem
Dieselmotor, sowie einem elektrischen Drehfeldgenerator bestehen.
Bevorzugte Anwendungsgebiete sind der Einsatz in Notstromaggregaten,
Konstantspannungsgeneratoren, Blockheizkraftwerken (BHKW) sowie in
Wellengeneratoranlagen an Bord von Schiffen.
Es ist bekannt, zur elektrischen Energieerzeugung mittels Generatoren Dieselmotoren als
Antriebsmaschinen in Blockheizkraftwerken (BHKW), Notstromversorgungen,
Schiffsenergieanlagen u. a. einzusetzen.
Der Nachteil des Dieselmotors als Antriebsmaschine für Generatoren ist insbesondere darin zu
sehen, daß aufgrund seiner diskontinuierlichen Arbeitsweise das von ihm entwickelte
Drehmoment zeitlich nicht konstant ist. Es ist nur während des Arbeitstaktes eines Zylinders
größer als null, so daß es einen impulsförmigen Verlauf hat.
Diese impulsförmigen Drehmomentänderungen bedingen periodische Spannungs- und
Frequenzänderungen des Generators, was sowohl im Inselbetrieb als auch im Netzparallelbetrieb
zu unerwünschten Betriebszuständen führen kann.
Deshalb werden die Dieselmaschinen mit relativ großen Schwungmassen zur Erzielung eines
genügend großen Massenträgheitsmoments ausgerüstet und darüber hinaus mit
kostenaufwendigen Drehschwingungsdämpfern.
Bei Netzparallelbetrieb wird deshalb auch eine Drehschwingungsdämpfung durch Verwendung
von Drehstromasynchrongeneratoren mit einer Kurzschlußläuferwicklung aus Kupfer anstelle von
Synchrongeneratoren (Konstantspannungs-Generatoren) auf elektromagnetischem Wege
realisiert.
Der Nachteil der Verwendung von Asynchrongeneratoren mit Kurzschlußläufer besteht darin, daß
sie bei Schaffung und Speisung von Inselnetzen bezüglich ihrer Erregung Zusatzeinrichtungen
(z. B. Kondensatorerregung) benötigen, die sowohl im stationären als auch im dynamischen
Betrieb eine hohe Drehzahlkonstanz seitens des Dieselmotors erfordern.
Das technische Problem der Erfindung besteht darin, die Drehschwingungen des Dieselmotors
nicht nur teilweise, wie beim Drehstromasynchrongenerator mit Kurzschlußläufer, sondern
vollständig zu kompensieren, und das auch bei nicht konstanter Drehzahl des Dieselmotors.
Das Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der elektrische Generator eine
Drehstromasynchronmaschine mit Schleifringläufer ist und die in das elektrische Netz gespeiste
elektrische Wirkleistung des Generators mittels eines leistungselektronischen Stellgliedes, das an
den Läuferwicklungen des Generators angeschlossen ist, konstant gehalten wird.
Die weitere Ausgestaltung der Erfindung erfolgt durch die Unteransprüche 2 bis 6.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß im eingeschwungenen Betrieb des Dieselaggregats
die Wirklastoberschwingungen bei Speisung in das elektrische Netz vollständig kompensiert
werden können.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß der Dieselmotor drehzahlvariabel in Abhängigkeit von
seiner Belastung und demzufolge stets mit der optimalen Drehzahl in bezug auf höchsten
Wirkungsgrad bzw. geringsten spezifischen Kraftstoffverbrauch betrieben werden kann.
Gleichzeitig ist eine vollständige Entkopplung der Regelkreise des Antriebssystems Dieselmotor
vom Generatorsystems bei gleichzeitiger absoluter Konstanz der elektrischen Ausgangsparameter
bei dynamischen Betriebszustandsänderungen im Gesamtsystem, wie beispielsweise Lastauf- oder
-abschaltungen möglich, obwohl der Dieselmotor Drehzahländerungen bei Laständerungen nur
langsam ausgleicht.
Weiterhin erlaubt das Verfahren vorteilhaft die Verwendung leistungsmäßig wesentlich kleinerer
statischer elektrischer Umrichter als die Nennleistung der Generatormaschine, und es kann die
Blindleistung des Generators und/oder eines von ihm geschaffenen elektrischen Netzes bzw. des
elektrischen Hilfsnetzes mittels des leistungselektronischen Stellgliedes erzeugt werden.
Darüber hinaus gestattet das leistungselektronische Stellglied das Anlassen des Dieselmotors über
den Generator der mit Hilfe des leistungselektronischen Stellgliedes als Motor betrieben werden
kann.
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den dazugehörigen
Zeichnungen zeigen
Fig. 1 die elektrischen Verbindungen des Generators mit dem elektrischen Netz
und dem leistungselektronischen Stellglied
Fig. 2 ein Beispiel für die Gestaltung des leistungselektronischen Stellgliedes
Fig. 3 die Kopplung des elektrischen Netzes mit dem elektrischen Hilfsnetz.
Der Dieselmotor 1 ist mit dem Generator 2 mechanisch verbunden (s. Fig. 1). Die
Ständerwicklungen 2a des Generators 2 sind dreisträngig mit dem elektrischen Netz 3 verbunden,
die Läuferwicklungen 2b dreisträngig mit dem leistungselektronischen Stellglied 4.
Das leistungselektronische Stellglied 4 nn ein direkter oder indirekter Umrichter sein, dessen
Energieflußrichtung entweder zum Generator 2 oder vom Generator 2 zeigt.
Das leistungelektronische Stellglied 4 ist drei- oder auch zweisträngig (s. Fig. 1 und 3) mit einem
elektrischen Hilfsnetz 5 verbunden, je nachdem, ob das elektrische Hilfsnetz 5 ein
Gleichspannungsnetz oder ein symmetrisches oder asymmetrisches Wechselspannungsnetz ist.
Das leistungselektronische Stellglied 4 möge beispielsweise (s. Fig. 2) aus einem
Pulsgleichrichter/Pulswechselrichter 6 bestehen, der einen mittleren Schlupf des Generators 2
einstellt, der positiv oder negativ sein kann. Der Pulsgleichrichter/Pulswechselrichter 6 arbeitet
dergestalt, daß er den Wirkstrom der Läuferwicklungen 2b konstant hält, indem er seinen
Gleichstrom 9 konstant hält. Der Gleichstrom 9 des Pulsgleichrichters/Pulswechselrichters 6 fließt
über einen Pufferkondensator 11, der mit dem elektrischen Hilfsnetz 5 verbunden ist.
Parallel zum Pulsgleichrichter/Pulswechselrichter 6 ist in Fig. 2 ein Gleichrichter 7 dargestellt, der
über einen Gleichstrompulssteller/Chopper 8 ebenfalls auf den Pufferkondensator 11 arbeitet.
In diesem Falle regelt der Gleichstrompulssteller/Chopper 8 seinen Gleichstrom 10 derart, daß die
Summe der Gleichströme 9 und 10 konstant ist, d. h., daß der Pulsgleichrichter/Pulswechselrichter
6 den Mittelwert des Schlupfes des Generators 2 konstant hält und die durch den Dieselmotor 1
bewirkten Oberschwingungen des Gleichstromes 9 des Pulsgleichrichters/Pulswechselrichters 6
vom Gleichstrompulssteller/Chopper 8 kompensiert werden.
Anstelle des Pulsgleichrichters/Pulswechselrichters 6 kann auch ein Gleichrichter 7 plus
Gleichstrompulssteller/Chopper 8 verwendet werden, wenn auf den untersynchronen Betrieb des
Generators 2 verzichtet wird.
In Fig. 3 ist dargestellt, daß das elektrische Hilfsnetz 5 parallel mit dem elektrischen Netz 3
arbeiten kann, wenn es dreisträngig mit diesem verbunden wird. Das bedeutet, daß beide Netze 3
und 5 identisch sein können.
Bezugszeichenliste
1 Dieselmotor
2 elektrischer Generator
2a Ständerwicklungen
2b Läuferwicklungen
3 elektrisches Netz
4 leistungselektronisches Stellglied
5 elektrisches Hilfsnetz
6 Pulsgleichrichter/Pulswechselrichter
7 Gleichrichter
8 Gleichstrompulssteller/Chopper
9 Gleichstrom des Pulsgleichrichters/Pulswechselrichters 6
10 Gleichstrom des Gleichrichters 7
11 Pufferkondensator
2 elektrischer Generator
2a Ständerwicklungen
2b Läuferwicklungen
3 elektrisches Netz
4 leistungselektronisches Stellglied
5 elektrisches Hilfsnetz
6 Pulsgleichrichter/Pulswechselrichter
7 Gleichrichter
8 Gleichstrompulssteller/Chopper
9 Gleichstrom des Pulsgleichrichters/Pulswechselrichters 6
10 Gleichstrom des Gleichrichters 7
11 Pufferkondensator
Claims (6)
1. Verfahren zur Kompensation von Drehmomentoberwellen dieselelektrischer Aggregate, die aus
einem Verbrennungsmotor, insbesondere einem Dieselmotor 1, sowie einem elektrischen
Drehfeldgenerator 2 bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Generator (2) eine
Drehstromasynchronmaschine mit Schleifringläufer ist und die in das elektrische Netz (3)
gespeiste elektrische Wirkleistung des Generators (2) mittels eines leistungselektronischen
Steilgliedes (4), das an den Läuferwicklungen (2b) des Generators (2) angeschlossen ist, konstant
gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, daß bei konstanter Amplitude und
Frequenz der Spannungen an den Ständerwicklungen (2a) des Generators (2) die Effektivwerte
der Wirkströme der Läuferwicklungen (2b) konstant gehalten werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurchgekennzeichnet, daß bei übersynchronem Betrieb
des Generators (2) die Summe der gleichgerichteten Läuferströme (9; 10) konstant gehalten wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurchgekennzeichnet, daß bei untersynchronem Betrieb
des Generators (2) die Summe der den Läuferwicklungen durch Wechselrichtung und/oder
Gleichrichtung aufgeprägten Läuferströme (9; 10) konstant gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurchgekennzeichnet, daß die Blindleistung des
Generators (2) und/oder des elektrischen Netzes in das der Generator (2) ständerwicklungsseitig
einspeist, mittels des leistungselektronischen Stellgliedes (4) an den Läuferwicklungen (2b)
erzeugt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das leistungselektronische
Stellglied (4) entweder mit dem elektrischen Netz (3), in das der Generator (2)
ständerwicklungsseitig einspeist, oder mit einem elektrischen Hilfsnetz (5), das unabhängig oder
abhängig von dem elektrischen Netz (3), in das der Generator (2) ständerwicklungsseitig
einspeist, existiert, verbunden ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19713555A DE19713555A1 (de) | 1996-09-21 | 1997-04-02 | Verfahren zur Kompensation von Drehmomentenoberwellen dieselelektrischer Aggregate |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19638638 | 1996-09-21 | ||
DE19713555A DE19713555A1 (de) | 1996-09-21 | 1997-04-02 | Verfahren zur Kompensation von Drehmomentenoberwellen dieselelektrischer Aggregate |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19713555A1 true DE19713555A1 (de) | 1998-03-26 |
Family
ID=7806379
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19713555A Withdrawn DE19713555A1 (de) | 1996-09-21 | 1997-04-02 | Verfahren zur Kompensation von Drehmomentenoberwellen dieselelektrischer Aggregate |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19713555A1 (de) |
-
1997
- 1997-04-02 DE DE19713555A patent/DE19713555A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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