用于控制电力系统的方法以及电力系统技术方案

用于控制电力系统的方法以及电力系统。所述电力系统包括：原动机，其至少以最小转速以及以最大转速操作；三相(L1、L2、L3)AC发电机(500)，其包括具有定子绕组的定子；连接装置(550)，其用于将发电机的定子绕组连接成星形(Y)连接以及连接成三角形(Δ)连接。定子在三角形(Δ)连接中以最小转速操作，以及在星形(Y)连接中以最大转速操作。

Methods for controlling power systems and power systems

Methods for controlling power systems and power systems. The power system includes a prime mover, which operates at least the minimum speed and the maximum speed; a three-phase (L1, L2, L3) AC generator (500), which includes stators with stator windings; a connecting device (550), which is used to connect the stator windings of the generator into a star (Y) connection and a triangle (_) connection. The stator is operated at minimum speed in triangular (_) connection and at maximum speed in star (Y) connection.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制电力系统的方法以及电力系统
本专利技术涉及用于控制电力系统的方法以及电力系统。
技术介绍
在过去，三相AC(交流)感应电机通常被提供有以下可能：将定子绕组来回连接成星形Y连接与三角形Δ连接以便减小感应电机的启动电流。感应电机启动时，定子绕组被连接成星形Y连接，然后，在感应电机达到接近异步转速的转速时，所述星形Y连接被改变成三角形Δ连接。与三角形Δ连接相比，在星形Y连接中感应电机的启动电流减小了大约30％。在星形Y连接中感应电机的启动转矩自然也减小了30％。这意味着仅当感应电机所需的启动转矩足够小时，感应电机才能以星形Y连接启动，从而感应电机可以在定子绕组的星形Y连接被改变成三角形Δ连接之前加速至接近异步转速的转速。另一方面，三相AC发电机通常以星形Y连接或以三角形Δ连接操作。在三相AC发电机的操作期间，不存在任何的改变定子绕组的连接的需求。这是由于以下事实：这种三相AC发电机通常正在产生到三相AC电网的电力。三相AC发电机以恒定的转速来操作以便保持三相AC电网的频率恒定。100多年来，三相AC电网是电力分配中的主要解决方案。然而，情况正缓慢发生变化，并且至少在一些应用中存在用DC电网取代三相AC电网的趋势。存在利用DC电网而不是传统三相AC电网提供具有现代电力推进单元的船舰的趋势。船舰中船载DC电网的使用使得可以将效率提高最高达20％并且将电气设备的占用空间减小最高达30％。船载DC电网使得可以集成并且结合包括可再生能源的不同能源。船载DC电网的使用还在将系统部件放置在船舰设计内方面提供更大灵活性。船载DC电网使得原动机能够以可变速度运行，从而可以在每个负载水平处使燃料效率最大化。到目前为止，船舰上的总电力负载的最大比例是用于推进助推器。该电力首先必须在AC配电网络中从AC转换成DC，然后DC被馈送为变频逆变器的输入，变频逆变器执行对电机的速度控制。以DC水平的配电使得能够从该电力流中消除配电板和变压器中的损耗。在柴油电力发电机以恒定转速运行以便保持AC网络的频率恒定时，柴油发动机的燃料效率受损。在DC配电系统中，可以改变发电机和柴油机的转速以实现在每个电力水平处的最佳燃料效率。船载DC电网上的每个电源和耗电器是AC或DC“孤岛”并且它们之间唯一的连接是DC总线。这意味着每个电源和耗电器可以被独立地控制和优化。绝不会发生在共享AC连接的单元之间会出现的复杂的相互作用。由船载DC电网馈送的耗电器被设计成即使在故障条件下也不会相互作用。在船载DC电网解决方案中，可以包括能量存储器以改善系统的动态性能。柴油发动机处理巨大且快速的负载变化的速度慢。通过使用电池或超级电容器或飞轮以在短时间内提供电力，可以改善船舰的控制能力。能量存储器还可以用于吸收由柴油发动机所见的快速电力波动，从而提高其燃料效率。船载DC电网是使得在船舰的寿命期间能够容易地重新配置电源和耗电器的数目和类型、电力水平和其他现代化方面的开放式电力平台。进入DC电网的电力由一组三相AC发电机产生，其中，每个发电机由原动机例如柴油发动机来驱动。每个三相AC发电机的输出经由整流器连接至DC电网。三相AC发电机可以仅针对特定转速被电磁优化。因此，在发电机的转速变化时，发电机的电磁性能将降低。原动机可以在最小转速与最大转速之间的转速间隔内操作。三相AC发电机必须在原动机的最小转速处被电磁优化。因此，三相AC发电机被使用成在原动机的最小转速处具有最大激励但是在原动机的最大转速处具有较低激励。因此，三相AC发电机对于原动机的最大转速是电磁超尺寸的。
技术实现思路
本专利技术的目的是实现用于控制电力系统的改进的方法以及改进的电力系统。在权利要求1中限定了根据本专利技术的用于控制电力系统的方法。在权利要求8中限定了根据本专利技术的电力系统。一种用于控制电力系统的方法包括：原动机，其至少能够以最小转速以及以最大转速操作，三相AC发电机，其包括具有定子绕组的定子，连接装置，其用于在星形Y连接与三角形Δ连接之间切换发电机的定子绕组的连接，其中，发电机被电磁地定尺寸，使得在发电机的定子绕组被连接成三角形Δ连接的情况下在基本上最小转速处实现第一磁通量，并且使得在发电机的定子绕组被连接成星形(Y)连接的情况下在基本上最大转速处也实现第一磁通量，该方法包括：在三角形(Δ)连接中以最小转速操作发电机，以及在星形(Y)连接中以最大转速操作发电机。一种电力系统包括：原动机，其至少能够以最小转速以及以最大转速操作，三相AC发电机，其包括具有定子绕组的定子，连接装置，其用于将发电机的定子绕组连接成星形Y连接以及连接成三角形Δ连接，一种主控制器，其中：发电机被电磁地定尺寸，使得在发电机的定子绕组被连接成三角形(Δ)连接的情况下在基本上最小转速处实现第一磁通量，并且使得在发电机的定子绕组被连接成星形(Y)连接的情况下在基本上最大转速处也实现第一磁通量，主控制器在三角形(Δ)连接中以最小转速操作发电机，以及在星形(Y)连接中以最大转速操作发电机。原动机的最小转速与原动机的最大转速之间的比率可以基本上为0.60。原动机的最小转速可以是原动机的额定转速的基本上60％。在一些情况下，原动机可以至少在短时间内以略低于或略高于原动机的额定转速的60％的最小转速来驱动。至少对于一些原动机，原动机的最小转速可以是除了额定转速之外的第二最优转速。除了在额定转速处的第一局部最小值之外，燃料消耗可以在额定转速的60％的转速处达到第二局部最小值。原动机的最大转速可以是原动机的额定转速的基本上100％。在一些情况下，原动机可以至少在短时间内以略低于或略高于原动机的额定转速的100％的最大转速来驱动。原动机可以被操作以主要仅在基本上最小转速处或在基本上最大转速处运行。因此，可以仅当在最小转速与最大转速之间以及最大转速与最小转速之间改变转速的转换中使用最小转速与最大转速之间的转速。这可以是例如在原动机可以在海上以最大转速操作并且在到达或离开港口时以最小转速操作的船舰中的情况。另一方面，原动机还可以操作成以贯穿在最小转速与最大转速之间延伸的第一转速范围的转速来运行。在星形Y连接与三角形Δ连接之间切换发电机的三相AC定子绕组的连接的可能将使得可以使发电机在发电机的以及从而原动机的两个不同转速处被电磁优化。在定子绕组的三角形Δ连接中的发电机中的定子绕组上的电压与在星形Y连接中的发电机中的定子绕组上的电压之间的比率可以如等式(1)所示来定义：该比率值0.58非常接近原动机的最小转速与最大转速之间的比率值0.60，该比率0.60可以例如在最小转速是原动机的额定转速的60％并且最大转速是原动机的额定转速的100％的情况下实现。在星形Y连接中，发电机的线间电压是发电机的相电压的倍。另一方面，在三角形Δ连接中，发电机的线间电压等于发电机的相电压。发电机中生成的磁通量Φ可以如等式(2)中所示来定义：其中Φ是磁通量，U是发电机中定子绕组上的电压，f是发电机的频率(1/s)，速度＝发电机的转速(1/分钟)，极对＝发电机中的极的数目除以2。通过将发电机的定子绕组的连接在星形Y连接与三角形Δ连接之间改变，发电机可以在基本上最小转速处以及在基本上最大转速处被最优地电磁定尺寸。如果定子绕组上的电压恒定，则发电机的转速的减小将使得磁通量增大并且发电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制电力系统的方法，包括：原动机(600)，其至少能够以最小转速(RSmin)以及以最大转速(RSmax)操作，三相(L1、L2、L3)AC发电机(500)，其包括具有定子绕组(220)的定子(200)，连接装置(550)，其用于将所述发电机(500)的所述定子绕组(220)连接成星形(Y)连接以及连接成三角形(Δ)连接，其中，所述发电机(500)被电磁地定尺寸，使得在所述发电机(500)的所述定子绕组(220)被连接成所述三角形(Δ)连接的情况下在基本上所述最小转速(RSmin)处实现第一磁通量(Φ)，并且使得在所述发电机(500)的所述定子绕组(220)被连接成所述星形(Y)连接的情况下在基本上所述最大转速(RSmax)处也实现所述第一磁通量(Φ)，所述方法包括：在所述三角形(Δ)连接中以所述最小转速(RSmin)操作所述发电机(500)，以及在所述星形(Y)连接中以所述最大转速(RSmax)操作所述发电机(500)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.17 EP 16174883.51.一种用于控制电力系统的方法，包括：原动机(600)，其至少能够以最小转速(RSmin)以及以最大转速(RSmax)操作，三相(L1、L2、L3)AC发电机(500)，其包括具有定子绕组(220)的定子(200)，连接装置(550)，其用于将所述发电机(500)的所述定子绕组(220)连接成星形(Y)连接以及连接成三角形(Δ)连接，其中，所述发电机(500)被电磁地定尺寸，使得在所述发电机(500)的所述定子绕组(220)被连接成所述三角形(Δ)连接的情况下在基本上所述最小转速(RSmin)处实现第一磁通量(Φ)，并且使得在所述发电机(500)的所述定子绕组(220)被连接成所述星形(Y)连接的情况下在基本上所述最大转速(RSmax)处也实现所述第一磁通量(Φ)，所述方法包括：在所述三角形(Δ)连接中以所述最小转速(RSmin)操作所述发电机(500)，以及在所述星形(Y)连接中以所述最大转速(RSmax)操作所述发电机(500)。2.根据权利要求1所述的方法，还包括，在所述发电机(500)的转速增大的情况下，在从所述转速的第一阈值(RS1)延伸至所述最大转速(RSmax)的第二转速范围(RSR2)内将所述发电机(500)的所述定子绕组(220)的连接从所述三角形(Δ)连接改变成所述星形(Y)连接，所述转速的第一阈值(RS1)低于所述最大转速(RSmax)。3.根据权利要求1或2所述的方法，还包括，在所述发电机(500)的转速减小的情况下，在从所述最大转速(RSmax)延伸至所述转速的第二阈值(RS2)的第三转速范围(RSR3)内将所述发电机(500)的所述定子绕组(220)的连接从所述星形(Y)连接改变成所述三角形(Δ)连接，所述转速的第二阈值(RS2)低于所述最大转速。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括，将所述原动机(600)的所述最小转速(RSmin)与所述最大转速(RSmax)之间的比率选择成基本上为0.6。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，还包括：将所述原动机(600)的所述最小转速(RSmin)选择成所述原动机(600)的额定转速(RSn)的基本上60％。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，还包括：将所述原动机(600)的所述最大转速(RSmax)选择成所述原动机(600)的所述额定转速(RSn)的基本上100％。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，还包括：将所述转速的第一阈值(RS1)和所述转速的第二阈值(RS2)选择成所述发电机(500)的所述最大转速(RSmax)的85％。8.一种电力系统，包括：原动机(600)，其至少能够以最小转速(RSmin)以及以最大转速(RSmax)操作，三相(L1、L2、L3)AC发电机(500)，其包括具有定子绕组(220)的定子(200)，连接装置(550)，其用于将所述发电机(500)的所述定子绕组(220)连接成星形(Y)连接以及连接成三角形(Δ)连接，主控制器(800)，其中：所述发电机(500)被电磁地定尺寸，使得在所述发电机(500)的所述定子绕...

【专利技术属性】
技术研发人员：扬·韦斯特隆德，雅纳·波赫亚莱宁，图奥马斯·扬胡宁，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH