本发明专利技术提供一种配电系统，诸如航海配电和推进系统(20)。系统包括ac母线(2)和多个有源前端(AFE)电力转换器(4，22)。每个AFE电力转换器(4，22)包括连接到母线(2)的第一有源整流器/逆变器(6)和连接到诸如电推进马达的电负载(M1…M4)的第二有源整流器/逆变器(8)。电源(PS1…PS3)连接到AFE电力转换器(22)的dc链路(24)，并且可在电力管理控制器或电力管理系统(PMS)的控制下操作。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种配电系统，诸如航海配电和推进系统(20)。系统包括ac母线(2)和多个有源前端(AFE)电力转换器(4，22)。每个AFE电力转换器(4，22)包括连接到母线(2)的第一有源整流器/逆变器(6)和连接到诸如电推进马达的电负载(M1…M4)的第二有源整流器/逆变器(8)。电源(PS1…PS3)连接到AFE电力转换器(22)的dc链路(24)，并且可在电力管理控制器或电力管理系统(PMS)的控制下操作。【专利说明】配电系统
本专利技术涉及配电系统，并且特别地，涉及这样的系统，即，可在船舶或近海船上使用该系统，而且该系统结合了额外电源，以在主发电机无法操作时提供电力。这样的系统可集成到传统的航海配电和推进系统中。但将理解的是，本专利技术不限于在船舶或近海船上使用，而是本专利技术也可应用于例如陆上配电系统。术语“船舶”意于包括船、钻井装置和任何其它在水面前进的船舶或平台或可潜入水中的(潜水艇)船舶。
技术介绍
配电系统是众所周知的。在图1a中显示的航海配电和推进系统的典型布置中，多个ac发电机GP..G4对传送定频配电电压(诸如690V、60Hz)的母线或开关板2提供ac电力。每个发电机都稱合到诸如柴油发动机0Ρ..?4的原动机。电推进马达ML...Μ4借助于居间电力转换器4而连接到母线2。推进马达ΜΡ..Μ4可为任何适当的类型和结构，并且可以可选地配置成驱动螺旋桨轴或其它推进系统，诸如推进器。在一些布置中，居间电力转换器4可为有源前端(AFE)电力转换器。AFE电力转换器典型地包括具有连接到母线2的ac端的第一有源整流器/逆变器6和具有连接到推进马达ΜΡ..Μ4的ac端的第二有源整流器/逆变器8。第一和第二有源整流器/逆变器6、8的dc端通过dc链路10而连接在一起。谐波滤波器12通常连接到第一有源整流器/逆变器6的ac端，即，在网络侧上，以确保谐波电压和电流被消除。例如，AFE电力转换器可实现为由英国拉格比市鲍顿路的GE能源电力转换英国有限公司供应的MV3000转换器。在正常操作中，第一有源整流`器/逆变器6将操作为有源整流器，以对dc链路10供应电力，而第二有源整流器/逆变器8将操作为逆变器，以对关联的推进马达ΜΡ..Μ4供应电力。但是，对于推进马达ΜΡ..Μ4，相反的操作在某些情形中是可行的，诸如再生制动。在再生制动期间，推进马达ΜΡ..Μ4产生电力，所述电力可馈送回母线2。在此情形中，第二有源/整流器8将操作为有源整流器，以将产生的电力供应给dc链路10，而第一有源整流器/逆变器6将操作为逆变器，以将电力供应给母线2。每个有源整流器/逆变器6、8将典型地具有适当的拓扑，其中，使用脉宽调制(PWM)策略来完全控制和调整半导体电力开关装置。母线2可配备有具有断路器和关联的控件的保护开关设备。母线2典型地将分成通过连接件14互连的一对母线段2a、2b (例如，左舷与右舷)。配电系统的实际布置典型地将取决于冗余度，这对船舶是特别重要的。发电机GP"G4和电力转换器4可通过断路器16、18和关联的控件或其它开关部件而连接到母线2。传统的配电系统可具有任何适当数量和类型的发电机，以及任何适当的母线配置,这取决于电力产生和配电要求。有时船舶能够在主发电机Gl…G4离线时操作将是更可取的。这可包括当船舶在港内的时候，或者当需要试图并且最小化对环境有害的排气的排放(诸如氮氧化物(N0X)、二氧化碳(CO2),以及与柴油发动机Dl…D4的燃烧过程有关的其它污染物)时。也有时候发电机Gl…G4可能由于关键故障或为了安全原因而离线。因此将容易地理解，在通常由主发电机Gl…G4提供的电力不可用时需要一种备选电源。
技术实现思路
本专利技术提供一种配电系统，其包括: ac母线； 电力转换器(即，有源前端(AFE)电力转换器)，其包括:具有ac端和dc端的第一有源整流器/逆变器，ac端连接到ac母线；以及具有ac端和dc端的第二有源整流器/逆变器，ac端连接到电负载，第一和第二有源整流器/逆变器的dc端通过dc链路而连接在一起；以及 电源，其连接到dc链路，并且操作来通过第一有源整流器/逆变器选择性地对ac母线提供电力，和/或通过第二有源整流器/逆变器选择性地对电负载提供电力。本专利技术另外提供一种操作配电系统的方法，其包括: ac母线； 电力转换器，其包括具有ac端和dc端的第一有源整流器/逆变器，ac端连接到ac母线；以及具有ac端和dc 端的第二有源整流器/逆变器，ac端连接到电负载，第一和第二有源整流器/逆变器的dc端通过dc链路而连接在一起；以及连接到dc链路的电源； 方法包括以下步骤:控制电源，以通过第一有源整流器/逆变器选择性地对ac母线提供电力，和/或通过第二有源整流器/逆变器选择性地对电负载提供电力。电源对配电系统提供额外dc电力供应，或者提供备选地额外ac电力供应，只要电源借助于适当的AC/DC电力转换器而连接到dc链路。当主电力供应(例如对母线提供电力的发电机)不知为何不可用时，这种额外电力供应可用来选择性地对配电系统提供电力。在实践中，可使用任何适当的电源。在一个实施例中电源仅能够产生电力，以及将电力输出到配电系统中，而且可为能量产生装置，诸如燃料电池，或者可从诸如风、波或潮汐流、太阳等可再生源中抽取能量的装置。例如，电源可为风力涡轮、海底涡轮、波发生器或光电收集器。电源也可为具有关联的原动机(例如柴油发动机或涡轮)的辅助发电机。这种辅助发电机可提供dc输出或ac输出，要理解的是，在后一种情况下，辅助发电机将借助于适当的AC/DC电力转换器而连接到dc链路。但是，电源能够由配电系统充电，以及将电力放电或输出到配电系统中是大体优选的。例如，电源可为具有非常高的感应电值且能够以高压水平操作的能量存储和输出装置，诸如电池、超电容器或超级电容器。能量存储和输出装置也可为其中机械地存储能量的飞轮。在这种情况下，电源可操作来通过第一有源整流器/逆变器选择性地对ac母线提供电力，和/或通过第二有源整流器/逆变器选择性地对电负载提供电力，以及通过第一有源整流器/逆变器选择性地接收来自ac母线的电力，和/或通过第二有源整流器/逆变器选择性地接收来自电负载的电力，即，为了充电和能量存储目的。配电系统可进一步包括连接到母线且具有关联的原动机(例如柴油发动机、涡轮等)的ac发电机。配电系统可具有任何适当数量和类型的发电机和关联的原动机，以及任何适当的母线配置，这取决于电力产生和配电要求。发电机(一个或多个)的目的通常是对配电系统提供主电源，并且发电机(一个或多个)将典型地设计成满足期望操作负载要求。母线可配备有具有断路器和关联的控件的保护开关设备，而且可分成母线段。在航海配电和推进系统的情况下，电负载则可为任何适当类型和结构的推进马达或推进器马达，并且可以可选地配置成驱动螺旋桨轴或推进器系统。AFE电力转换器可用来以传统的方式控制推进马达或推进器马达的速度和扭矩。电负载也可为第二 ac母线，例如借助于AFE电力转换器和可选的变压器而连接到主ac母线且典型地可传送比主ac母线更低的配电电压的母线。在这种情况下，放电到AFE电力转换器的dc链路中的电力可提供给主ac母线和第二 ac母线中的一个本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：SP哈森，NJ克拉克，
申请(专利权)人：通用电气能源能量变换技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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