船舶上的电能的分配制造技术

一种用于船舶或平台的电能分配系统至少包括主能量源，该主能量源包括AC发电机(127)。AC发电机的第一输出经由变压器(143)和AC到DC转换器(133)耦合到第一DC母线(105，105')，并且AC发电机的第二输出经由整流器(130)单独地耦合到第二DC母线(125，125')。第二DC母线能够在第一电压电平下操作，并且连接到一个或多个主消耗方(135)。第一DC母线(105，105')能够在低于第一电压电平的第二电压电平下操作，并且连接到次级消耗方(123)。在AC发电机(127)到第一DC母线(125，125')上的主消耗方(135)的输出不足的情况下，经由整流器(130)和第一DC母线(125，125')向主消耗方(135)供应来自电能储存元件(103)的能量。

Distribution of electric energy on ships

An electric energy distribution system for a ship or platform includes at least a main energy source including an AC generator (127). The first output of the AC generator is coupled to the first DC bus (105105 ') via a transformer (143) and an AC to DC converter (133), and the second output of the AC generator is separately coupled to the second DC bus (125125') via a rectifier (130). The second DC bus can operate at the first voltage level and is connected to one or more main consumers (135). The first DC bus (105105 ') can operate at a second voltage level lower than the first voltage level and is connected to the secondary consumer (123). In the case that the output of the main consumer (135) from the AC generator (127) to the first DC bus (125125 ') is insufficient, the energy from the electric energy storage element (103) is supplied to the main consumer (135) via the rectifier (130) and the first DC bus (125125').

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】船舶上的电能的分配
本公开涉及一种用于在包括轮船或平台的船舶上的电能的分配的装置以及一种对用于船舶上的电能的分配的装置进行操作的方法。
技术介绍
对于操作船舶，具体地，轮船或平台(例如，石油勘探平台)，电能可能需要分配给若干个消耗方，诸如推进器和泵，这些消耗方要在船舶上进行操作。电能可以由诸如柴油发动机和发电机的原动机生成，或者可以从能量储存器供应。船舶或平台可以包括基本部件，这些基本部件即使在能量分配系统的某个部分发生故障的情况下也需要被供应电能。在发生故障的情况下，可能需要备用能量储存系统，以提供由于故障而不可用的电能。船舶可以具有对于操作而必需的若干个推进器，典型数目是四个或八个推进器，这些推进器通过AC主供电网而被供应功率。为了适当操作船舶并且具体为了维持船舶在水中的位置，这些推进器必须保持运转。对于基本推进器中的每个基本推进器，可以提供特定的备用能量储存系统，该备用能量储存系统可以在发生故障(例如，主能量供电网发生故障)的情况下为推进器供应电能。各个能量储存备用系统可能需要的容量相对较高，因此可能尺寸相对较大、成本较高、相对更复杂。更进一步地，由于能量储存系统通常以DC输入/输出进行操作，所以存在集成问题。当对AC主供电网的供电变化以及来自推进器和与AC主供电网耦合的其他部件的需求变化时，管理AC主供电网的动态稳定性可能不易。因此，希望提供一种用于船舶上的电能的分配的改进装置和一种操作用于在船舶上分配电能的装置的方法。根据独立权利要求的主题可以满足这种需要。通过从属权利要求对本专利技术的有利实施例进行了描述。
技术实现思路
按照本专利技术的第一方面，一种用于船舶或平台的电能分配系统包括至少一个主能量源；其中该主能量源包括AC发电机；其中AC发电机的第一输出经由变压器和AC-DC转换器耦合到第一DC母线；并且其中AC发电机的第二输出经由整流器单独地耦合到第二DC母线；其中第二DC母线能够在第二电压电平下操作，并且连接到一个或多个主消耗方；其中第一DC母线能够在低于第二电压电平的第一电压电平下进行操作，并且连接到次级消耗方；并且其中在AC发电机到第二DC母线上的主消耗方的输出不足的情况下，来自电能储存元件的能量经由整流器和第二DC母线供应到主消耗方。在本专利技术中，AC发电机的第一输出经由变压器和AC-DC转换器耦合到第一DC母线，并且AC发电机的第二输出经由整流器单独地耦合到第二DC母线。这具有以下优点：在主能量供应故障或不足的情况下，来自第一DC母线的储存能量可以供应给第二DC母线上的消耗方。例如，如果主电能供应发生故障或不足以满足供应要求，则第二DC电路能够向第一AC消耗方组中的AC消耗方供应储存能量，并且即使第一AC消耗方组和第二AC消耗方组具有不同的供电要求，也能够同时为与其耦合的第二AC消耗方组中的AC消耗方供电。第二DC电路可以在与第一DC电路的电压不同的电压下操作，例如，与第二DC母线相关联的第二DC电路可以在比第一DC电路更高的电压下操作，第一DC电路与第二DC母线相关联。优选地，两个DC电路可以包括储存能量源。因此，可以根据需要从DC母线提供储存能量。主能量源可以包括多个发电机，以在正常操作中向第一DC电路和第二DC电路供应电能。整流器可以包括二极管整流器。第二DC电路可以包括中压“MV”DC电路。第二DC电路可以例如在10kV至20kV之间、诸如在10kV至15kV之间、特别是在约12kVDC下进行操作。因此，电压可以适合于为传统消耗方、特别是传统AC消耗方供电，该传统消耗方可以经由逆变器连接到第二DC电路。第二DC电路可以包括若干个高功率电缆段。第二DC电路可以包括几个DC条段(DC汇流条)。第一DC电路可以包括低压“LV”DC电路，并且可以例如在1200V以下、诸如在500V至1000V之间、特别是在约930VDC下进行操作。因此，电压可以适合于为传统消耗方(具体地，可以经由逆变器连接到第一DC电路的传统AC消耗方)供电，这些传统消耗方在与耦合到第二DC电路的那些消耗方的额定值不同的额定值下操作。第一DC电路可以包括若干个高功率电缆段。第一DC电路可以包括几个DC条段(DC汇流条)。使这种第一DC电路和第二DC电路经由功率转换器彼此耦合有几个优点。这些优点包括在电路之间提供保护，并且还能够在主电能供应发生故障的情况下并且在正常操作条件下主动管理分配装置中的电功率的流动。第一AC消耗方组和第二AC消耗方组分别与第一DC电路和第二DC电路的操作电压的匹配不需要如针对各种消耗方的AC配电装置中所需的变压器，并且简化了配电装置中备用电能储存元件的连接和操作。此外，由于DC电路用于供电，所以避免了弱AC配电系统的不稳定性问题。即使对于在操作船舶期间需要明显不同的功率量的不同AC消耗方，也可以使用一致的体系架构来完成备用电能储存元件与AC消耗方的集成。第一DC电路可以经由功率转换器可操作地耦合到第二DC电路，该功率转换器适于使用脉冲宽度调制来控制输入和输出电流和/或输入和输出电压。第一DC电路可以经由包括逆变器、变压器和整流器的功率转换器而可操作地耦合到第二DC电路，使得在主电能供应发生故障的情况下，来自第一DC电路的电能可以在与第二DC电路的正常操作条件一致的电压下传递到第二DC电路。这样，在主电能供应发生故障的情况下，第二AC消耗方组中的AC消耗方可以操作而无需任何单独的重新配置。在主电能供应的正常操作中，第一DC电路可以经由功率转换器可操作地耦合到主电能供应。第一DC电路可以经由功率转换器可操作地耦合到主电能供应，该功率转换器适于使用脉冲宽度调制来控制输出电压。以这种方式使用功率转换器使得主电能供应的输出能够匹配第一AC消耗方组中的AC消耗方的要求以及备用电能储存元件，使得可以在主电能供应的正常操作中选择性地向两者供应电能。在主电能供应的正常操作中将第一DC电路耦合到主电能供应的功率转换器可以被配置为用于双向操作，使得在主电能供应的正常操作中，电能从主电能供应通过功率转换器传递到第一DC电路，并且在主电能供应发生故障的情况下，电能可以从第一DC电路通过功率转换器传递到第二DC电路。因此，功率转换器可以在整流器操作之间进行切换，以将来自主电能的AC传递到第一DC电路上作为DC，并且将来自第一DC电路的DC传递作为AC，以供整流和递送到第二DC电路。这样，可以在两个方向上使用从主电能供应到第一DC电路的AC连接，从而简化了装置。用于分配电能的装置还可以包括用于生成电能的部件，诸如柴油发电机或燃气轮机发电机。主电能供应可以包括一个或多个发电机，以用于在正常操作中向第一DC电路和第二DC电路供应电能。例如，第二DC电路可以耦合到连接在环中的多个发电机，以用于向第二DC电路供应电能。然后，供应给环的电能可以传递到第一DC电路中的第一AC消耗方组中的一个或多个AC消耗方，并且还包括至少一个断路器单元，该至少一个断路器单元可操作以在第二DC电路发生故障(诸如与发电机相关联的故障)的情况下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于一个船舶或平台的电能分配系统，所述系统至少包括一个主能量源(127)；其中所述主能量源包括一个AC发电机；其中所述AC发电机的一个第一输出经由一个变压器(143)和一个AC到DC转换器(133)而耦合到一条第一DC母线(105)；并且其中所述AC发电机的一个第二输出经由一个整流器(130)单独地耦合到一条第二DC母线(125)；其中所述第二DC母线(125)能够在第一电压电平下操作，并且被连接到一个或多个主消耗方(125)；其中所述第一DC母线(105)能够在低于所述第二电压电平的第一电压电平下操作，并且被连接到多个次级消耗方(123)；并且其中在所述AC发电机(127)到所述第二DC母线(125)上的所述多个主消耗方(135)的所述输出不足的情况下，来自多个电能储存元件(103)的能量经由所述整流器(130)和所述第二DC母线(125)被供应到所述多个主消耗方(135)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170407 EP 17165555.81.一种用于一个船舶或平台的电能分配系统，所述系统至少包括一个主能量源(127)；其中所述主能量源包括一个AC发电机；其中所述AC发电机的一个第一输出经由一个变压器(143)和一个AC到DC转换器(133)而耦合到一条第一DC母线(105)；并且其中所述AC发电机的一个第二输出经由一个整流器(130)单独地耦合到一条第二DC母线(125)；其中所述第二DC母线(125)能够在第一电压电平下操作，并且被连接到一个或多个主消耗方(125)；其中所述第一DC母线(105)能够在低于所述第二电压电平的第一电压电平下操作，并且被连接到多个次级消耗方(123)；并且其中在所述AC发电机(127)到所述第二DC母线(125)上的所述多个主消耗方(135)的所述输出不足的情况下，来自多个电能储存元件(103)的能量经由所述整流器(130)和所述第二DC母线(125)被供应到所述多个主消耗方(135)。


2.根据权利要求1所述的系统，其中与所述第二DC母线(125)相关联的一个第二DC电路(102)能够在比一个第一DC电路(101)更高的电压下操作，所述第一DC电路(101)与所述第一DC母线(105)相关联。


3.根据权利要求2所述的系统，其中两个所述DC电路(102，101)都包括一个储存能量源(103)。


4.根据至少权利要求2所述的系统，其中所述主能量源包括多个发电机(127)，以在正常操作中向所述第一DC电路(101)和所述第二DC电路(102)供应电能。


5.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述整流器(130)包括一个二极管整流器。


6.根据至少权利要求2所述的系统，其中所述第二DC电路(102)包括一个中压DC电路，并且所述第一DC电路(101)包括一个低压DC电路。


7.根据至少权利要求2所述的系统，其中在主电能供应故障的情况下，所述第一DC电路(101)经由一个功率转换器可操作地耦合到所述第二DC电路(102)，所述功率转换器包括一个逆变器(133)、一个变压器(143)以及一个整流器(130)。


8.根据权利要求7所述的系统，其中在所述主电能供应的正常操作中，所述主电能供应经由所述功率转换器(133)可操作地耦合到所述第一DC电路。


9.根据权利要求8所述的系统，其中所述功率转换器(133)被配置用于双向操作，使得在所述主电能供应的正常操作中，电能从所述主电能供应通过所述功率转换器传递到所述第一DC电路(101)，并且在主电能供应故障的情况下，电能从所述第一DC电路(101)通过所述功率转换器传递到所述第二DC电路(102)。


10.根据至少权利要求2所述的系统，其中所述第二DC电路(102)包括与其耦合的多个发电机(127)，所述多个发电机(127)用于向所述第二DC电路(102)供应电能并被连接在一个环(125，125')中，并且用于将电能从所述第二DC电路(102)供应给一个第一AC消耗方组(135)的一个或多个AC消耗方，并且所述第二DC电路(102)还包括至少一个断路器单元(129)，所述至少一个断路器单元(129)可操作以在所述第二DC电路(102)上出错的情况下，将一个或多个发电机(127)...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·豪根，H·科杰斯布，A·O·瓦伦，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE