[发明专利]电动主动升沉补偿绞车系统

摘要

一种特种船舶技术领域的电动主动升沉补偿绞车系统，包括：设置于缆绳上的排缆机构以及用于测量吊点机构上吊点的升沉速度和加速度的升沉测量单元、与绞车电机相连的绞车驱动单元、绞车控制器以及用于进行能量回收利用的能量处理单元，本发明基于历史数据和实时检测的船舶升沉运动数据对船舶未来短期内的运动参数进行主动预测，计算出船舶运动速度预测的前馈控制，同时计算出负载与船舶的相对速度的反馈控制以及位置漂移的反馈控制。

主权项

1.一种电动主动升沉补偿绞车系统，其特征在于，包括：设置于缆绳上的排缆机构以及用于测量吊点机构上吊点的升沉速度和加速度的升沉测量单元、与绞车电机相连的绞车驱动单元、绞车控制器以及用于进行能量回收利用的能量处理单元，其中：升沉测量单元与绞车控制器相连并传输升沉速度及位移数据，能量处理单元与绞车驱动单元相连并回收多余的能量，绞车驱动单元与绞车控制器相连并传输电机编码器转速、圈数与角度，绞车控制器根据算电机编码器角度、圈数及转速数据、升沉速度和位移数据、历史数据计算得到预测参数并输出至绞车驱动单元，绞车驱动单元输出相应的补偿驱动电流、电压及频率，用于驱动电动机进行补偿运动抵消波浪干扰；所述绞车驱动单元包括：若干电路隔离器、滤波单元、若干个电抗器、带有能量处理单元的主变频器、带有能量处理单元的从变频器、排缆变频器、能量处理单元、主驱动电机M1、从驱动电机M2及排缆电机M3，其中：第一电路隔离器与滤波单元相连，并将动力电能输出至滤波单元，滤波单元把主从变频器产生的谐波滤除掉，防止谐波干扰；滤波单元的输出端分别连接三条支路，每条支路由串联的电路隔离器、电抗器、主变频器或从变频器或排缆变频器以及对应的电机组成；主变频器内部控制为速度控制模式，从变频器内部控制为转矩控制；主变频器通过通信总线接收来自绞车控制器的速度信号，经过数据缓冲和速度限幅，与来自转速编码器的数据形成速度偏差，传送给PI速度调节器，PI速度调节器输出控制量分两路：一路控制量输送给主变频器的电流控制调节器，另一路控制量输送给从变频器，作为从变频器的转矩给定，转矩给定限幅后，输送给从变频器的电流控制调节器；此主从控制结构模块，能保证主从变频器力矩相同，速度相同；所述能量处理单元包括：带有电压传感器的超级电容组、带有温度传感器的功率电阻、电子开关电路及能量处理控制计算机，其中：超级电容组以及电子开关电路的输入端与绞车驱动单元的主变频器或从变频器内部的整流输出直流母线相连，电子开关电路的输出端与功率电阻相连，功率电阻内的温度传感器及超级电容组内的电压传感器分别与能量处理计算机相连并输出温度监测信号以及电压监测信号，能量处理控制计算机与绞车驱动单元的电路隔离器相连并输出控制指令；所述超级电容组为大容量电容，当电动机处于发电状态时用于吸收再生能量，使变频器直流母线电压保持在安全电压以下，当再生能量过大，能量处理控制计算机控制电子开关电路导通，通过功率电阻进一步消耗过多的能量；当电动机处于电动状态时，能量处理计算机控制电子开关电路截止，使得超级电容给驱动电动机提供能量，当检测到超级电容电压过低，则控制电子开关电路导通，让船电补充能量。