用于控制和调节内燃机－发电机系统的方法、用于控制和调节的装置以及内燃机－发电机系统和陆上运输工具或船舶或用于产生电能的静态设备制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种根据用于控制和调节内燃机－发电机系统(1000)的方法，该内燃机－发电机系统带有多个可联接到配电网络处的、产生电功率的内燃机－发电机单元(400)和消耗电功率的负载用电器(200)，其中，单元(400)具有转速可变的内燃机(401,402,404－408)和发电机(421－428)，其特征在于以下步骤：确定至少一个所述内燃机－发电机单元(100)的内燃机(401,402,404－408)的当前运行状态(Z*)；取决于用于至少一个内燃机－发电机单元(400)的内燃机的当前运行状态(Z*)导出说明负载接合能力(Ladm)的运行状态范围(ZB*)，其中，确定当前运行状态(Z*)并且基于用于内燃机(401,402,404－408)的计算模型导出运行状态范围(ZB*)；提供说明多个负载用电器(200)的可能的负载需求的负载需求范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制和调节内燃机－发电机系统的方法、用于控制和调节的装置以及内燃机－发电机系统和陆上运输工具或船舶或用于产生电能的静态设备
本专利技术涉及一种用于控制和调节内燃机－发电机系统的方法。此外，本专利技术涉及一种用于控制和调节内燃机－发电机系统的装置以及一种内燃机－发电机系统。本专利技术还涉及一种陆上运输工具或船舶和用于以内燃机－发电机系统产生电能的静态设备。
技术介绍
开头所提及的类型的内燃机－发电机系统具有可联接到配电网络(Verteilernetz)处的、产生电功率的多个内燃机－发电机单元。经由配电网络同样联接有消耗电功率的负载用电器，其作为负载消耗由内燃机－发电机单元产生的电功率。上述的内燃机－发电机单元具有转速可变的内燃机和发电机。对于大型车辆，例如作为陆上运输工具或船舶，这种内燃机－发电机系统还使用为静态系统。通常，内燃机－发电机单元具有发电机组的功能，为了驱动发电机，发电机组必要时经由传动装置联结例如马达和发电机，其中，发电机又产生电流。通常，在发电机组中尽可能以恒定的转速运行柴油机(Dieselmotor)。因为柴油机完全还可在高于通常的1500转/分或1800转/分的转速的情况下运行并且可由此给出更多的功率，所以在确定的受限的运行情况下通常还能够通过电子功率的措施实现转速可变的运行。在这种情况下，首先对由发电机提供的电流的取决于内燃机的转速的频率进行整流，并且之后再转换成电流机组的在配电网络中所期望的频率。对于这种情况，尤其根据为此设计的特性曲线来运行内燃机－尤其柴油机，该特性曲线为每种转速指定相应的功率。这种特性曲线通常以与转速或扭矩有关的功率极限(其可通过柴油机的所谓的DBR或MCR曲线指定)有安全间距的方式伸延。由此保证为柴油机提供相应的功率储备，其应用于在柴油机的可变负载减小时提供足够的功率储备。然而，柴油机的这种运行通常并非是最佳的使用。因此，例如从文献DE19937139C1中已知一种用于控制实际上可静态运行的内燃机的方法，在该方法中，在识别出在从动部处的显著的负载减小的情况下延迟喷射开始。为此设置的、用于限制理论喷射量的转速限制曲线限制在静态运行状态中的调整范围。从文献DE10302263B3中已知一种方法，在其中，在静态运行状态中通过第一转速限制曲线限制理论喷射量。在识别出动态运行状态的情况下切换到第二转速限制曲线上。值得期望的是在作为内燃机－发电机系统的一部分的内燃机－发电机单元的范围中优化地运行内燃机－尤其柴油内燃机，更确切地说，例如在带有相对很好的特定的燃料消耗且然而还带有足够大的负载接合能力(Lastaufschaltvermögen)的情况下来运行。在带有并行运行的多个内燃机－发电机单元(也称为GENSET)的内燃机－发电机系统中，原则上可基于功率和转速的上述独立性在柴油内燃机中优化内燃机－发电机单元的相应的运行点。在这样并行运行例如多个发电机组时，例如根据柴油内燃机的额定功率将功率分配到机组上，并且同样将负载变化分配到机组上。对于通常的调节，原则上可在接通或切断过程的范围中出现过调情况(Überschwingverhalten)的问题。这以所谓的“P级调节(P-Grad-Regelung)”部分地消除，例如，在申请者的文献DE102004015973B3中对其进行了说明。在此更高的功率由运行器通过提高理论转速预先设定来调整，并且更高的理论喷射量引起内燃机的更高的功率输出。在此还设置成理论转速预先设定的提高引起转速限制曲线移向更高的实际转速。在一种设计方案中提出可通过“P级”改变转速限制曲线的调节曲线(Abregelkurve)。于是最终发电机组的柴油机的静态运行点具有至限制曲线(DBR曲线)的足够的间距，从而可进行负载接合和负载变化。对于原则上静态的运行和在通常例如在标准和规定中规定的预定的负载变化的情况下上述方法已证实是可行的。然而，所有的上述方案原则上仅仅有条件地适用于内燃机－发电机系统和联网在内燃机－发电机系统中的内燃机－发电机单元的动态的、最高转速可变的－也就是说实际上例如经常瞬态的－运行。
技术实现思路
在这点上提出本专利技术，其目的是针对内燃机－发电机系统的瞬态运行以改进的方式设计一种用于开头所提及的形式的控制和调节的方法。如有可能，尤其应在考虑到用于静态运行的本身已提到的方案的情况下给出一种用于控制和调节内燃机－发电机系统的方法，其恰好针对瞬态运行一方面提供用于系统或单元的足够的功率储备(Leistungsreserve)且另一方面实现系统或单元的优化的运行。该方法应尤其提供这样的可能性，即，根据使用者的目的和使用要求选择优化命令。本专利技术的目的同样在于给出一种用于执行该方法的合适的装置。关于方法，该目的通过开头所提及的类型的方法来实现，在一种根据本专利技术的用于控制和调节内燃机－发电机系统的方法中，该内燃机－发电机系统带有多个可联接到配电网络处的、产生电功率的内燃机－发电机单元和消耗电功率的负载用电器，其中，单元具有转速可变的内燃机和发电机，其特征在于以下步骤：(a)确定至少一个所述内燃机－发电机单元的内燃机的当前运行状态；以及(b)取决于用于所述至少一个内燃机－发电机单元的内燃机的当前运行状态导出说明负载接合能力(Ladm)的运行状态范围，其中，基于用于所述内燃机的计算模型确定当前运行状态并且导出运行状态范围；以及(c)提供说明多个所述负载用电器的可能的负载需求的负载需求范围。关于装置，为了实现该目的，一种根据本专利技术的用于内燃机－发电机系统的控制和调节的装置构造成用于执行根据本专利技术的方法，该内燃机－发电机系统带有多个可联接到配电网络处的、产生电功率的内燃机－发电机单元和消耗电功率的负载用电器，其中，单元具有转速可变的内燃机和发电机，其特征在于，调节和处理器件，其用于：(a)确定至少一个所述内燃机－发电机单元的内燃机的当前运行状态；(b)取决于说明当前运行状态的运行状态范围为所述至少一个内燃机－发电机单元的内燃机导出负载接合能力，其中，基于用于所述内燃机的计算模型定确当前运行状态并且导出运行状态范围；(c)提供说明多个所述负载用电器的可能的负载需求的负载需求范围。关于装置，为了实现该目的，本专利技术还列出一种内燃机－发电机系统，其带有可联接到配电网络处的、产生电功率的多个内燃机－发电机单元和消耗该电功率的负载用电器，其中，该单元具有转速可变的内燃机和发电机并且根据本专利技术的方案设有用于控制和调节的装置。原则上内燃机可理解成任意类型的马达或者由燃烧强度(Brennkraft)驱动的相似的机械。在该情况下，本专利技术的方案可特别有效地利用柴油内燃机来实现，然而这应并非是限制性的。内燃机－发电机单元尤其可理解成发动机－发电器机组，尤其可理解成柴油机－发电器机组。内燃机－发电机系统尤其可理解成内燃机－发电机设备，在其中可并行运行多个内燃机－发电机单元。本专利技术还列出带有上述类型的内燃机－发电机系统的陆上运输工具或船舶。陆上运输工具尤其可为多用途车辆或商用车。船舶(在其中，本专利技术的内燃机－发电机系统已经特别证实是合适的)例如为游艇，尤其为所谓的巨型游艇。例如，下面将参考附图根据用于巨型游艇的内燃机－发电机系统来进一步阐述本专利技术的方案。本专利技术还列出一种用于利用根据本专利技术的方案的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种根据用于控制和调节内燃机－发电机系统(1000)的方法，该内燃机－发电机系统带有多个可联接到配电网络处的、产生电功率的内燃机－发电机单元(400)和消耗电功率的负载用电器(200)，其中，单元(400)具有转速可变的内燃机(401,402,404－408)和发电机(421－428)，其特征在于以下步骤：(a)确定至少一个所述内燃机－发电机单元(400)的内燃机(401,402,404－408)的当前运行状态(Z*)；以及(b)取决于用于所述至少一个内燃机－发电机单元(400)的内燃机的当前运行状态(Z*)导出说明负载接合能力(Ladm)的运行状态范围(ZB*)，其中，基于用于所述内燃机(401,402,404－408)的计算模型(504)确定当前运行状态(Z*)并且导出运行状态范围(ZB*)；以及(c)提供说明多个所述负载用电器(200)的可能的负载需求的负载需求范围。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.18 DE 102011076073.31.一种用于控制和调节内燃机－发电机系统(1000)的方法，该内燃机－发电机系统带有多个可联接到配电网络处的、产生电功率的内燃机－发电机单元(400)和消耗电功率的负载用电器(200)，其中，单元(400)具有转速可变的内燃机(401,402,404－408)和发电机(421－428)，其特征在于以下步骤：(a)确定至少一个所述内燃机－发电机单元(400)的内燃机(401,402,404－408)的当前运行状态(Z*)；以及(b)取决于用于所述至少一个内燃机－发电机单元(400)的内燃机的当前运行状态(Z*)导出说明负载接合能力(Ladm)的运行状态范围(ZB*)，其中，基于用于所述内燃机(401,402,404－408)的计算模型(504)确定当前运行状态(Z*)并且导出运行状态范围(ZB*)；(c)提供说明多个所述负载用电器(200)的可能的负载需求的负载需求范围；以及(d)在考虑到所述至少一个内燃机－发电机单元(400)的内燃机(401,402,404－408)的当前运行状态(Z*)和负载接合能力(Ladm)的情况下：－取决于负载需求范围确定可联接到所述配电网络处的内燃机－发电机单元(400)的数量(#GENSET)，－取决于负载需求范围确定用于多个所述内燃机(401,402,404－408)的可变的负载分配(Lreq)和/或可变的转速分配(nreq)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在导出运行状态范围(ZB*)时考虑所述内燃机－发电机单元(400)的发电机的允许的运行范围。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在上级的第一子调节部(501)中执行步骤(c)，而在第二子调节部(502)中执行步骤(a)和(b)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在上级的第一子调节部(501)中执行步骤(c)和(d)，而在第二子调节部(502)中执行步骤(a)和(b)。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述上级的第一子调节部(501)与系统相关，和/或所述第二子调节部(502)与所述转速可变的内燃机(401,402,404－408)相关。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在当前运行状态(Z*)处的负载接合能力(Ladm)的特征在于可能的或允许的功率突变(ΔPj)adm和可能的或允许的功率斜坡(δPi)adm和/或至少一个所述负载用电器(200)的可能的负载需求由有效负载(Pi)、负载突变(ΔPi)和/或负载斜坡(δPi)确定。7.根据权利要求3或4所述的方法，其此外还具有以下步骤：(e)对于所述内燃机(401,402,404－408)比较负载接合能力(Ladm)与取决于负载需求范围的可变的负载分配(Lreq)。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可变的负载分配(Lreq)和/或转速分配(nreq)服从概括的边界条件，其中，基于用于所述至少一个内燃机(401,402,404－408)的计算模型(504)，所述内燃机的所有负载接合能力(Ladm)的和大于多个所述负载用电器(200)的负载需求范围。9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，多个所述负载用电器的负载需求范围由有效负载(Pi)的和、负载突变的最大值(ΔPiMAX)和/或负载斜坡的上级值(δPiRESBL)确定。10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，概括的边界条件由此形成，即，所有可示出的负载突变的和(SUM(ΔPj))大于多个所述负载用电器的负载突变的最大值(MAXΔPi)，和/或所有可单个示出的负载斜坡的和(SUM(δPj))大于负载斜坡的上级值(RESBLδPi)。11.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在所述转速可变的内燃机中可有条件地独立地调整转速(nj)和功率(Pj)。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算模型(504)为在所述内燃机(401,402,404－408)的运行状态(Z*)处的热力学模型，其带有多个参数，该参数从包括以下参数的组中选择：所述内燃机的功率(Pj)，所述内燃机的转速(nj)，所述内燃机的温度(Tj)，环境温度(Tamb)，环境压力(pamb)，排气背压(p...

【专利技术属性】
技术研发人员：G菲利普，CO施马尔青格，HJ托马斯，T科尔，
申请(专利权)人：MTU腓特烈港有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE