[发明专利]具有N+1可用性的半直接变速驱动

说明书

技术领域

一般来说，本发明的实施例涉及动力系统的领域，更确切地说，涉及控制变速电动机速度的系统。

背景技术

配置为产生能量并使用所产生的能量驱动机械装备即电动机的动力系统被广泛使用。不仅如此，往往期望或要求能够控制由所产生的能量驱动的机械旋转设备的转速。例如，为了使压缩机正常工作，压缩机的启动和预热速度必须仔细控制以便使工艺参数保持不超范围。

图1展示了能够产生能量并使用所产生的能量驱动机械旋转设备同时控制装备转速的系统。如图所示，系统100包括燃气轮机GT1、GT2和GT3。燃气轮机GT1-GT3直接耦接到机械旋转设备，比如压缩机CPR1、CPR2和CPR3。在这种类型的系统中，燃气轮机GT1、GT2和GT3将燃烧气体的热能转换为机械能，直接用于驱动压缩机CPR1、CPR2和CPR3。这样的系统的一个缺点是可靠性低，因为如果燃气轮机GT1、GT2或GT3之一损坏或需要停机保养，连接到这个燃气轮机的压缩机便无法工作。所述燃气轮机可以是任何种类的主驱动器，即燃烧发动机(firedengine)或蒸汽轮机。

正如上文所示，业内需要的是以可靠的方式控制变速电动机速度的系统。

US2005／177756公开的动力分配系统包括多个负载和多个动力源。所述动力分配系统也包括互连装置，内含多个互连。这些互连将每个负载连接到给定数目的不同动力源，所以就算动力源中的任何一个出现故障，每个负载仍然获得完全动力。

发明内容

本发明的一个实施例公开了一种用于以驱动电压控制N个变速电动机中的每一个的速度的系统，其中N是等于或大于1的整数。所述系统包括(N+1)个发电机，被配置为驱动N个变速电动机。所述系统也包括开关装置，被配置为将所述N个变速电动机直接耦接到当前发电机，其中所述当前发电机包括所述(N+1)个发电机，以便所述N个变速电动机中的任何一个都能够以至少第一模式和第二模式运转。在所述第一模式下，所述N个变速电动机中的任何一个都以由至少两个所述当前发电机中的第一发电机产生的所述驱动电压驱动。在所述第二模式下，所述N个变速电动机中的任何一个都以由至少两个所述当前发电机中的第二发电机产生的所述驱动电压驱动。在这样的系统中，可以通过调制所述驱动电压的频率、振幅或频率和振幅两者来控制所述N个变速电动机中每一个的速度。

本发明的要旨在于以允许所述N个变速电动机中的任何一个由所述当前发电机中至少两个驱动的方式将所述N个变速电动机直接耦接到当前发电机。所述公开的系统允许例如三个不同的变速电动机在四个发电机上运转。结果，所述发电机能够以(N+1)可用性运行，使所述系统的可用性提高了。同时，由于所述直接耦接造成的所述发电机与所述变速电动机之间的一一对应关系允许所述系统整体保持足够高的效率，而且保持了所述系统占地面积相对小及成本相对低。由于上述特征，所述公开的系统可以被称为“具有N+1动力可用性的半直接变速驱动”。

权利要求2的实施例有利地允许包括一个附加发电机，所以所述当前发电机中的任何一个都可以直接耦接到固定电压且固定频率的汇流条，所述其他N个发电机可以直接耦接到所述N个变速电动机，而所述剩余发电机或者处于备用模式或者正在保养，可用于或者所述固定频率系统或者所述变速系统。一个或多个所述变速电动机也可以与所述固定电压且固定频率汇流条同步，以便允许负载分担以及/或者所述连接的主驱动器/发电机作用范围改变。权利要求3的实施例允许将所述系统配置为既驱动变速电动机又驱动定速电动机。

根据权利要求4，每个所述当前发电机都可以从主驱动器接收机械能。所述主驱动器可以是例如燃气轮机(权利要求5)，被配置为将燃气的热能转换为机械能。所述燃气轮机可以包括压缩机以及燃气轮机、蒸汽轮机或者气体或液体燃料燃烧发动机。权利要求6的实施例允许采用不同种类的变速电动机。

权利要求7的实施例允许使用所述N个变速电动机驱动机械旋转设备，比如压缩机。在其他实施例中，权利要求1、2和7的系统可以改变为包括多个电回流条系统以取代所述N个变速电动机和所述机械旋转设备。

另外，权利要求8的实施例有利地允许向每个所述N个变速电动机提供特定种类的所述驱动电压。

权利要求9的实施例允许具有专用的备用发电机，用于所述其他N个发电机之一无法运转之时。

权利要求10的实施例定义了所述系统的尤为有利的应用。

权利要求11的实施例能够控制所述变速电动机的速度。