对至少一个负载提供冗余的供电的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于对至少一个负载（１４）提供冗余的供电的装置，该装置包括：通过第一接头（７）与第一交流电网（８）相连的第一变流器（２），通过第二接头（１１）与第二交流电网（１２）相连的第二变流器（３），以及在直流电压侧连接第一变流器（２）和第二变流器（３）的直流电压中间电路（４），该装置使冗余的供电成为可能。本发明专利技术建议，所述直流电压中间电路（４）具有至少一个为负载（１４）供电的负载接头。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种对至少一个负载提供冗余的供电的装置，包括通过第一接头与 第一交流电网相连的第一变流器，通过第二接头与第二交流电网相连的第二变流器，以及 在直流电压侧连接第一变流器和第二变流器的直流电压中间电路。
技术介绍
这样的装置例如已经由DE103 40 625 Al公开。在那里所显示的装置具有第一脉 冲变流器以及第二脉冲变流器，其中，该两个脉冲变流器通过一个直流电压中间电路互相 连接。每个脉冲变流器由一个带可关断的功率半导体器件的所谓的6脉冲桥式电路组成。 这种也称为短连接(Kurzkuppl皿g)的装置在电能分配领域用于电能分配传送网的耦合， 其中这些电能分配传送网可以具有不同的频率、电压等级、星型结点处理或相位。 用于冗余的供电的装置例如用在钻井船或钻井平台。例如，已知钻井船或钻井平 台在较深水域钻井过程不停泊，而是借助于所谓的推进器动态地定位。该推进器被设计成 转速和方位角可调驱动，使得可以在不停泊的条件下精确定位钻井船或钻井平台。超过45 秒的供电故障会导致高的费用，因为在这种情况下钻井所必须的钻杆需要机械地去耦，并 且在重新定位钻井船或钻井平台后需要重新耦合到一起。因此，为驱动这样的马达或驱动 装置需要可靠的供电。由于这种原因，钻井船和/或钻井平台通常装备有冗余的供电网。除 该两个供电网外通常还有一个备用网，在故障情况下可以调整到该备用网。每个供电网通 过各自的发电机馈入电能。例如一个机械的开关用于耦合供电网。然而该耦合的缺点是， 有故障的供电网不利地影响无故障的供电网。该影响是不期望的。此外公知的是，取代一 个开关而采用转速可变的驱动通过转换开关接到两个供电网。不过，驱动的这种接入是费 时的，在转换的过渡阶段会导致错误定位。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种本文开始部分提到的装置，利用该装置可 以提供冗余的供电。 上述技术问题是如下地来解决的所述直流电压中间电路至少具有用于对负载的 供电的负载接头。 根据本专利技术，以短连接的概念公知的装置不再用于耦合第二电网。而是通过与直 流电压中间电路相连的负载接头的设置，可以为可连接在负载接头的负载提供冗余供电。 这种装置因此特别适合安装在如下的钻井船或钻井平台其装备有转速和方位角可调的驱 动、如所谓的推进器，用于在较深水域为钻井船或钻井平台定位。例如，在正常运行情况下 可以从第二交流电网对在直流电压中间电路连接的负载的供电，其中在所述第二交流电网的交流电压崩溃情况下由第一交流电网接管负载的供应。根据本专利技术所述变流器具有合适 的可关断的功率半导体器件、如GT0或IGBT。可关断的功率半导体器件例如在千赫兹范围 通过一个脉宽调制同步，从而使从第二交流电网转换到第一交流电网时可以用相应短的过 渡时间。这样短的转换时间可以确保避免错误定位。 变流器(在这种情况下也可称为换流器)的调节，在本专利技术范围内基本上是任意 的。 不过，根据一种合适的扩展，第一变流器具有第一直流电压调节用于调节直流电 压中间电路的直流电压。该第一换流器用于构建在直流电压中间电路中的合适的直流电 压。 根据一种合适的扩展，所述第二变流器具有功率调节用于通过所述第二变流器调 节功率通量，其中，该功率调节将功率调节到一个负的额定直流功率上，该额定直流功率的 绝对值对应于由所有负载消耗的功率的绝对值。根据该优选的扩展，通过所述第二交流电 网实施对在直流电压中间电路上连接的负载的供电，其中该功率调节将功率调节一个负的 额定直流功率上。特别是在使用马达作为负载的情况下，其消耗的功率超过一段时间持续 变化，因此用测量传感器测量负载侧消耗的功率是合适的。例如，将校准的电压和电流互感 器连接在负载接头之前，利用其输出信号可测量通过负载消耗的功率。由所测量的消耗的 功率通过所述调节确定与该负的额定直流功率相等的绝对值，并在功率调节中作为额定值 使用。由此，通过所述第二供应网对负载供应。所述第一变流器则用于在直流电压中间电 路中保持直流电压以及同时在所述第一交流电网中控制无功功率。在所述第二交流电网故 障情况下，该第一变流器尽管缺乏功率供应仍几乎没有延迟地重新调节直流电压中间电路 的直流电压，使得尽管该第二交流电网崩溃也不会导致对负载供电的明显中断。所述第一 交流电网的崩溃在本专利技术的设计方案中将引起直流电压中间电路中的直流电压的崩溃，从 而排除了对负载的继续驱动。 由于这个原因，在本专利技术的一种扩展中，使所述第二变流器具有第二电压调节，用 于调节直流电压中间电路中的电压。因为根据该扩展两个变流器调节直流电压中间电路中 的直流电压，所有的负载同样地可由两个电网供电。因此，一个电网(而且是不管哪个电 网)的故障对驱动没有不利的影响，因为分别由完好的交流电网接管负载的供电。根据本 专利技术，从一个交流电网到另一个交流电网的过渡时间在几个毫秒范围之内。通过适当选择 调节参数可以防止由于在直流电压中间电路中的波动造成的变流器的互相的影响。由此， 合适地这样设计变流器，使得防止过冲和变流器互相的影响。这种调节对专业人员是公知 的。 根据与此相关的合适的扩展，直流电压中间电路具有直流电流断路器。这种直流 电流断路器例如作为通常的熔断器、爆破熔断器(Sprengsicherimg)或电子开关实现。直 流电压中间电路优选地由多个直流电流支路组成，其中，每个也可称为功率块的直流支路， 被单个地监测以及通过直流电流断路器保护。直流电流断路器可以实现各直流电流支路在 故障情况下可选的断路，而不影响其它直流电流支路的运行。 优选地，每个变流器由串联的功率块组成。这种功率块根据现有技术也称为功率 电子积木(Power Electronic Building Block)并且是专业人员所公知的，因此不必详细 描述。这些功率块实现了变流器的模块结构并且用这种方式将变流器调整到任意的电压等4级。合适地，该变流器和直流电压中间电路设计为中压和用于驱动相应的负载，其中，中压 范围介于lkV到52kV之间。 根据与此相关的合适的扩展，每个功率块通过一个断路器单元与直流电压中间电 路相连。按照这种方式可以在无需断开其它的功率块与直流电压中间电路的连接的条件下 更换功率块，从而简化了对根据本专利技术的装置的维护和保养。 优选地，每个负载接头通过一个逆变器驱动与直流电压中间电路相连。通过逆变 器驱动的使用可以驱动交流马达，其中，可以任意调节负载的驱动频率。 根据一种优选的实施例，本专利技术的装置包括第一并行变流器，其通过第一接头支 路与第一接头和第一变流器相连，以及第二并行变流器通过第二接头支路与第二接头和第 二变流器相连，其中，该第一并行变流器和该第二并行变流器通过一个并行直流电压中间 电路互相连接。换句话说，根据该扩展，两个短连接可以并行地或更好地反并行地在第一交 流电网和第二交流电网之间连接。在此，该并行短连接可以对小的电压和由此低费用地被 设计为主短连接。并行短连接例如是一个带相应的变流器的低压短连接。并行短连接的并 行变流器用于基本上对第一变流器在交流电网故障情况下提供交流电压，使得即使第一交 流电网由于故障造成中断，也能提供供电。不过，在正常运行和在第二交流电网故障情况下 并行短连接空载工作。重要的是，在第一交流电网中断或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对至少一个负载（１４）提供冗余的供电的装置，该装置包括：通过第一接头（７）与第一交流电网（８）相连的第一变流器（２），通过第二接头（１１）与第二交流电网（１２）相连的第二变流器（３），以及在直流电压侧连接所述第一变流器（２）和所述第二变流器（３）的直流电压中间电路（４），其中，所述直流电压中间电路（４）具有至少一个为负载（１４）供电的负载接头，其特征在于，第一并行变流器（２０），其通过第一接头支路（６）与所述第一接头（７）和所述第一变流器（２）相连；以及第二并行变流器（２１），其通过第二接头支路与所述第二接头（１１）和所述第二变流器（３）相连，其中，所述第一并行变流器（２０）和所述第二并行变流器（２１）通过并行直流电压中间电路（２２）互相连接。

【技术特征摘要】
DE 2005-9-23 102005047686.4一种用于对至少一个负载(14)提供冗余的供电的装置，该装置包括通过第一接头(7)与第一交流电网(8)相连的第一变流器(2)，通过第二接头(11)与第二交流电网(12)相连的第二变流器(3)，以及在直流电压侧连接所述第一变流器(2)和所述第二变流器(3)的直流电压中间电路(4)，其中，所述直流电压中间电路(4)具有至少一个为负载(14)供电的负载接头，其特征在于，第一并行变流器(20)，其通过第一接头支路(6)与所述第一接头(7)和所述第一变流器(2)相连；以及第二并行变流器(21)，其通过第二接头支路与所述第二接头(11)和所述第二变流器(3)相...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃德布格，乔尔格弗洛特梅希，于尔根莫泽，
申请(专利权)人：西门子公司，越洋海上深水钻井有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]