專利名稱：起重機裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及起重機裝置，特別涉及發動機驅動發電方式(該發動機驅 動發電方式采用發動機驅動發出驅動電力)的起重機裝置。
背景技術：
在港灣等貨物集散地，使用起重機裝置對船舶及拖車進行集裝箱等貨 物的裝卸。這種起重機裝置，使用多個電動機，進行貨物的升降、臺架的 行走及橫向移動等動作。另外，為了向這些電動機供給動作電力，在發動 機驅動發電方式中，采用使用發動機發電裝置(該發動機發電裝置用柴油 發動機驅動發電機)向各電動機供給必要的電力的結構。
在這種起重機裝置中，往往在吊起貨物等時成為最大負荷，而在落下 貨物等時則幾乎不需要電力，負荷變動很大。這樣，為了由發電機供給與 最大負荷時一致的電力，就需要使用大型的柴油發動機及發電機。可是， 這種發電機由于成為超過平均負荷的規模，所以在設備成本及運轉成本方 面，效率差。
在文獻l (特開2001 — 163574號公報)中公開了下述方案給這種起 重機裝置設置蓄電裝置，在始終用發動機發電裝置發電的同時，還在最大 負荷等時由蓄電裝置并聯地供電，再生時將產生的剩余電力向蓄電裝置充 電。這時，因為在發動機發電裝置中，始終使柴油發動機以一定的旋轉速 度(單位時間的轉數)運轉發電，所以存在著難以削減運轉成本的問題。
在使用發動機發電裝置的起重機裝置中，為了有效地削減運轉成本，人們想到了使柴油發動機以與負荷相應的旋轉速度運轉，從而改善燃料消 耗率的方法。
可是，在這種技術中，由于使柴油發動機的旋轉速度變化時，發電機 發出的電力的頻率及電力量變化，所以存在著隨著運轉狀況的差異，不能 獲得所需的發電功率的問題。

發明內容
本發明就是針對上述情況研制的，其目的在于提供即使發電裝置的發 動機的旋轉速度變化時，也能夠穩定地供給所需的發電電力的起重機裝置。
為了達到上述目的，本發明涉及的起重機裝置，具備發電裝置，該 發電裝置被發動機驅動，輸出電力；電動機，該電動機將電力變換成為旨 在裝卸貨物的驅動力；整流器，該整流器連接在發電裝置和電動機之間， 而且將發電裝置輸出的電力整流；電壓升壓裝置，該電壓升壓裝置在發電 裝置和電動機之間與整流器并聯，而且將發電裝置輸出的電力升壓整流。
采用本發明后，可以在利用整流器將來自發電裝置的發電電力整流的 同時，還利用電壓升壓裝置將來自發電裝置的發電電力升壓整流。因此， 即使發電裝置的發動機旋轉速度變化，發電機發出的電力的頻率及電力量 變化時，也能夠由電壓升壓裝置輔組性地供給發電電力。
這樣，即使使發電裝置的發動機以與負荷相應的旋轉速度運轉，也能 夠與該發動機旋轉速度的變化無關地穩定地供給所需的發電功率，能夠同 時實現有效地削減運轉成本和穩定地供給發電功率。


圖1是表示本發明的一種實施例涉及的起重機裝置的結構的方框圖。 圖2是表示本發明的一種實施例涉及的起重機裝置的發電控制處理的流程圖。
圖3是表示通過整流器作媒介供給的主供給功率和通過電壓升壓裝置 作媒介供給的副供給功率的電力供給特性的圖形。
圖4是表示由整流器及電壓升壓裝置等兩者供給的供給功率的電力供
給特性的圖形。
圖5是表示本發明的一種實施例涉及的起重機裝置的動作例的時序圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖，講述本發明的實施例。 [實施例的結構]
參照圖1，講述本發明的一種實施例涉及的起重機裝置。
圖1所示的起重機裝置，是向直流公共母線9供給用發動機驅動發出 的電力后，驅動與直流公共母線9連接的電動機30 33，從而進行貨物的 裝卸的裝置。該起重機裝置，主要具備發動機發電裝置l、整流器13、電 壓升壓裝置2、主巻電動機30、行走電動機31、 32、橫向移動電動機33、 逆變器(INV) 41 44、放電裝置5、蓄電裝置6、控制器(控制裝置)7 及直流公共母線9。
本實施例是在將來自整流器13的電力供給直流公共母線9的同時， 還利用電壓升壓裝置2將來自發動機發電裝置1的發電電力升壓整流后供 給直流公共母線9。
下面，詳細講述本實施例涉及的起重機裝置的結構。 發動機發電裝置l，具有柴油發動機(DE) ll和交流發電機(G) 12， 是用柴油發動機11驅動交流發電機12發電后，輸出交流電流的裝置。該 發動機發電裝置1具有根據來自控制器7的表示單位時間的發動機轉數及 發動機旋轉速度的運轉指令10，變更柴油發動機11的發動機旋轉速度的 功能。
整流器13是在發動機發電裝置1和直流公共母線9之間連接，將發 動機發電裝置1輸出的交流電流整流成為直流電流后供給直流公共母線9 的整流裝置。
電壓升壓裝置2是在發動機發電裝置1和直流公共母線9之間連接， 與整流器13并聯，將發動機發電裝置1輸出的交流電流升壓整流后供給 直流公共母線9的整流裝置。作為電壓升壓裝置2的具體例子，有電壓升 壓用的斬波器裝置。
電動機30 33，是將發動機發電裝置1的發電電力變換成旨在裝卸貨 物的驅動力的裝置。更詳細地說，主巻電動機30是旨在進行貨物的升降 的交流電動機。行走電動機31、 32是旨在進行臺架的行走的交流電動機。 橫向移動電動機33是旨在進行臺架的橫向移動的交流電動機。
逆變器41，是將直流公共母線9上的直流電流變換成交流電流后供給 主巻電動機30及行走電動機31的DC/AC變換器。
逆變器42，是將直流公共母線9上的直流電流變換成交流電流后供給 主巻電動機30及行走電動機32的DC/AC變換器。
逆變器43，是將直流公共母線9上的直流電流變換成交流電流后供給 橫向移動電動機33的DC/AC變換器。
逆變器44，是將直流公共母線9上的直流電流變換成交流電流后，作 為照明、空調及各種輔機的電源供給的DC/AC變換器。
放電裝置5，是使用電阻器等，將落下貨物等再生時直流公共母線9 上產生的剩余直流電流加以放電的電路裝置。
蓄電裝置6，是內置電池及電容器等的蓄電池的電路裝置，具有按照 整流器13及電壓升壓裝置2對于直流公共母線9而言的電力供給狀況和 起重機的運轉狀況中至少一個，利用蓄電池對直流公共母線9進行充放電 的功能。控制器7，具有CPU等微處理器及其外圍電路，從微處理器或外圍電
路設置的存儲器中讀出程序后執行，從而使程序和上述硬件協同動作，實 現旨在控制整個起重機裝置的各種功能。
作為控制器7主要的功能部，具有起重機運轉功能(該起重機運轉功 能根據通過操作桿及操作開關作媒介檢出的操作者的指令輸入70，控制逆 變器41 44，從而控制貨物的升降、臺架的行走及橫向移動等運轉狀況)、 電力供給狀況確認功能(該電力供給狀況功能確認對于直流公共母線9而 言的發動機發電裝置1通過整流器13及電壓升壓裝置2作媒介的電力供 給狀況)及發電控制功能(該發電控制根據確認的電力供給狀況，向發動 機發電裝置1輸出表示柴油發動機旋轉速度的運轉指令10)。
利用電力供給狀況確認功能確認對于直流公共母線9而言的電力供給 狀況時，如果對于必要的負荷功率和規定的閾值加以比較，就能夠確認電 力供給的過剩與不足。
作為計算負荷功率的具體的方法，可以采用根據供給直流公共母線9 的電力的變動、電動機30 33的旋轉速度(單位時間的轉數)或操作者 下達的指令輸入70進行計算的方法，可以至少使用這3個方法中的某一 個。
關于使用供給直流公共母線9的電力的變動的方法，例如可以監視由 整流器13供給直流公共母線9的電力的電流及電壓，作為負荷功率，計 算由這些電流及電壓實際供給的電力。
關于使用電動機30 33的旋轉速度45的方法，可以使用控制器7指 令逆變器41 44的旋轉速度，根據這些旋轉速度和各電動機30 33的動 作特性，計算電動機30 33消耗的負荷功率。此外，因為旋轉速度45與 逆變器41 44向電動機30 33輸出的交流電流的輸出頻率相等，所以作 為旋轉速度45，可以取得逆變器41 44的輸出頻率后使用。
關于使用指令輸入70的方法，可以按照貨物的升降、臺架的行走及橫向移動等運轉操作，預先計測必要的負荷功率，保存到存儲器中，從存 儲器中讀出與實際檢出的指令輸入70對應的負荷功率。
接著，參照圖2 圖4，詳細講述作為本發明的一種實施例涉及的起 重機裝置的動作。在這里，以根據供給直流公共母線9的電力的變動確認 電力供給狀況為例，進行講述。
控制器7按照操作者的開始運轉操作的檢出情況，向發動機發電裝置 1輸出表示開始發電的運轉指令10后，開始圖2的發電控制處理。
控制器7首先利用電力供給狀況確認功能，檢出供給直流公共母線9 的供給功率14 (步驟SIOO)，計算出與該供給功率14對應的發動機旋轉 速度N (步驟SIOI)。
關于通過整流器13作媒介供給直流公共母線9的主供給功率PM和發 動機旋轉速度N，發動機發電裝置1具有圖3所示的那種電力供給特性。 這種電力供給特性， 一般具有主供給功率PM隨著發動機旋轉速度N的增 加而單調增加，達到規定的最大電力值后衰減的傾向。所以，預先用函數 及表格形式將這種電力供給特性保存到存儲器中后，就可以計算出為了供 給所需的主供給功率PM即檢出的供給功率14所需的發動機旋轉速度N。
接著，控制器7利用電力控制功能，向發動機發電裝置1輸出表示用 電力供給狀況確認功能計算出的發動機旋轉速度N的運轉指令(步驟 S104)，返回步驟SIOO。
這樣，由于按照對于直流公共母線9而言的電力供給狀況調整發動機 發電裝置1的發動機旋轉速度，所以能夠使柴油發動機以與負荷相應的旋 轉速度運轉，從而改善燃料消耗率。
這時，發動機發電裝置l的發動機旋轉速度的變化，被作為交流發電 機12的旋轉速度即用交流發電機12發出的交流電流的頻率變化表現。因此，整流器13輸出的主供給功率PM也按照輸入的交流電流的頻率變化。 與此不同，電壓升壓裝置2則如圖3所示，與發動機發電裝置l的發 動機旋轉速度N的變化無關，將來自發動機發電裝置1的發電電力升壓整 流后，作為一定的副供給電壓PSa (—定的電壓)，供給直流公共母線9。
這樣，因為與主供給功率PM同時地向直流公共母線9輸出副供給功 率PS，所以由整流器13及電壓升壓裝置2等兩者供給的供給功率14，被 合成為圖3所示的兩者的電力供給特性，成為圖4的那種電力供給特性。 就是說，在發動機旋轉速度N小于Nth時，主供給功率PM〈副供給功率 PS，向直流公共母線9供給副供給功率PS;在發動機旋轉速度N為Nth 以上時，主供給功率PM^副供給功率PS，向直流公共母線9供給主供給 功率PM。
這樣，就能夠與發動機發電裝置1的發動機旋轉速度N的變化無關地 穩定地供給所需的發電電力。
接著，參照圖5，詳細講述本發明的一種實施例涉及的起重機裝置的 動作。在這里，以負荷功率34降低、發動機發電裝置1的發動機旋轉速 度降低時為例，進行講述。 .
假設在時刻TO以前，進行負荷功率34為PLa的任意的起重機動作， 發動機發電裝置1的發動機旋轉速度N被控制器7設定成為Na。這時，主 供給功率PM為PMa，大于副供給功率PSa (—定值)，所以作為供給功率 14，供給PMa。
在時刻T0中，起重機動作結束后，負荷功率34開始下降時，控制器 7按照運轉指令10，依次設定與逐漸下降的負荷功率34對應的發動機旋 轉速度N。這樣，由于發動機發電裝置1使發動機旋轉速度N逐漸下降， 所以主供給功率PM逐漸下降，供給功率14也逐漸下降。
然后，負荷功率34在時刻T2中，降低到PLb為止，發動機旋轉速度N也降低到Nb為止，主供給功率PM也降低到PMb為止。
在這里，因為在主供給功率PM降低到PSa (〉PMb)為止的時刻Tl
時，成為PSa〉PM，所以時刻T1以后，供給功率14被保持為副供給功率
PM的PMa。
然后，在時刻T3中，開始新的起重機動作后，負荷功率34開始上升 時，控制器7按照運轉指令10，依次設定與逐漸上升的負荷功率34對應 的發動機旋轉速度N。這樣，由于發動機發電裝置1使發動機旋轉速度N 逐漸上升，所以主供給功率PM逐漸上升，供給功率14也逐漸上升。
然后，負荷功率34在時刻T5中，上升到PLa為止，發動機旋轉速度 N也上升到Na為止，主供給功率PM也上升到PMa為止。
在這里，因為在主供給功率PM上升到PSa (<PLa)為止的時刻T4 時，成為PSa<PM，所以時刻T4以后，供給功率14與主供給功率PS相等。 .
這樣，本實施例在將來自整流器13的電力供給直流公共母線9的同 時，還利用電壓升壓裝置2將來自發動機發電裝置1的發電電力升壓整流 后供給直流公共母線9。因此，例如按照負荷下降，使發動機發電裝置1 的發動機旋轉速度N降低后，即使來自整流器13的供給功率下降時，也 能夠由電壓升壓裝置2用供給功率補充。
這樣，即使使發動機發電裝置1的柴油發動機以與負荷相應的旋轉速 度運轉，也能夠與該發動機旋轉速度的變化無關地穩定地供給所需的發電 電力，能夠同時實現有效地削減運轉成本和穩定地供給發電電力等兩者。
另外，電壓升壓裝置2—般是成本比蓄電裝置便宜的設備規模，能夠 直到起重機動作結束為止長時間地穩定地供給比蓄電裝置大的電力。這 樣，作為整個起重機裝置，可以有效地削減成本。
另外，在本實施方式中，可以如圖l所示，使蓄電裝置6與直流公共母線9連接，按照對于直流公共母線9而言的來自整流器13及電壓升壓 裝置2的電力供給狀況或該起重機的運轉狀況，向直流公共母線9進行利 用蓄電池的充放電。
例如如圖5所示，在時刻T3中，在開始提高發動機發電裝置1的發 動機旋轉速度N后，直到主供給功率達到最大值PM的時刻T5為止的期間， 整流器13往往不向直流公共母線9供給功率。這時，能夠由蓄電裝置6 的蓄電池向直流公共母線9放電，補充不夠部分的電力。另外，在來自時 刻TO的再生時及電動機30 33的消耗電力較低的期間，如果將直流公共 母線9產生的剩余電力向蓄電裝置6的蓄電池充電，就能夠有效地利用剩 余電力。
關于蓄電裝置6的充放電控制，例如可以和對于發動機發電裝置1而 言的運轉指令10同樣，利用控制器7，根據對于直流公共母線9而言的來 自整流器13及電壓升壓裝置2的電力供給狀況和由起重機操作70獲得的 該起重機的運轉狀況中的至少一個，輸出對于蓄電裝置6而言的充放電指 令。
或者還可以給蓄電裝置6設置充放電控制功能，在直流公共母線9的 直流電壓低于規定的放電閾值以下時，向直流公共母線9供給蓄電池積蓄 的直流電流，在直流公共母線9的直流電壓上升到規定的充電閾值以上時， 將直流公共母線9的直流電流向蓄電池充電。
這樣，能夠在電動機30 33的旋轉加速時等需要許多電力的期間， 避免向發動機發電裝置1、整流器13及電壓升壓裝置2施加較大的負荷。 另外，由于只在這種負荷功率成為峰值的期間暫時使用蓄電裝置6，所以 不需要很大的蓄電容量，與上述現有技術相比，能夠降低蓄電裝置6所需 的設備成本。
在以上的各實施例中，作為旨在利用控制器7取得負荷功率的具體結構，以計算供給直流公共母線9的電力的變動為例進行了講述。但并不局
限于此，例如可以按照電動機30 33的旋轉速度45及操作者下達的起重 機操作70，計算負荷功率34，獲得和上述同樣的作用效果。
例如電動機30 33的旋轉速度45與各自的電力消耗有著密切的關 系，能夠作為各電動機30 33的動作特性表示。另外，這些旋轉速度45 與各逆變器41 44輸出的交流電流的頻率相等。所以，在控制器7中， 能夠參照存儲器預先保存的各電動機30 33的動作特性，求出與從各逆 變器41 44取得的旋轉速度45對應的消耗電力，根據這些消耗電力的總 和，計算出負荷功率34。
另外，貨物的升降、臺架的行走及橫向移動等起重機的各個動作，分 別需要固有的負荷功率，可以將兩者的關系作為某種程度的固定的關系掌 握。這樣，可以預先在控制器7的存儲器中保存起重機動作和該動作所需 的負荷功率的對應關系，按照起重機操作70的操作輸入，參照上述對應 關系，按照操作輸入的起重機操作所需的各起重機動作，取得負荷功率， 根據它們的總和，計算出操作輸入的起重機操作所需的負荷功率。
權利要求
1、一種起重機裝置，具備發電裝置，該發電裝置由發動機驅動，輸出電力；電動機，該電動機將電力變換成為用于裝卸貨物的驅動力；整流器，該整流器連接在所述發電裝置與所述電動機之間，對所述發電裝置輸出的電力進行整流；電壓升壓裝置，該電壓升壓裝置在所述發電裝置與所述電動機之間與所述整流器并聯連接，對所述發電裝置輸出的電力進行升壓整流。
2、 如權利要求1所述的起重機裝置，其特征在于進而具備控制裝 置，該控制裝置與所述發電裝置連接，指令所述發電裝置以與所述電動機 消耗的負荷功率對應的發動機旋轉速度運轉。
3、 如權利要求1所述的起重機裝置，其特征在于所述電壓升壓裝 置，不受所述發電裝置的發動機旋轉速度的變化影響，通過升壓整流輸出 固定的電壓。
4、 如權利要求1所述的起重機裝置，其特征在于進而具備直流公 共母線，該直流公共母線連接在所述電動機與所述整流器及所述電壓升壓 裝置之間。
5、 如權利要求4所述的起重機裝置，其特征在于進而具備蓄電裝 置，該蓄電裝置與所述直流公共母線連接，按照對于所述直流公共母線而 言的來自所述整流器及所述電壓升壓裝置的電力供給狀況和該起動機的 運轉狀況中的至少一個，對所述直流公共母線進行充放電。
6、 如權利要求4所述的起重機裝置，其特征在于進而具備蓄電裝 置，該蓄電裝置與所述直流公共母線連接，在所述直流公共母線的直流電 壓降低到規定的放電閾值以下時，將積蓄的直流電供給所述直流公共母 線；在所述直流公共母線的直流電壓上升到規定的放電閾值以上時，由所 述直流公共母線進行直流電充電。
全文摘要
一種起重機裝置，在整流器(13)供電的同時，由電壓升壓裝置(2)將發動機發電裝置(1)的發電電力升壓整流后供給電動機(30～33)。這樣，即使發動機發電裝置(1)的柴油發動機的轉速產生變化，也能穩定的供給所需的發電功率。
文檔編號B66C13/00GK101652312SQ20088001110
公開日2010年2月17日 申請日期2008年3月31日 優先權日2007年3月30日
發明者佐藤宗史, 原田秀和, 川口昌治, 栢菅信哉 申請人:三井造船株式會社