[发明专利]电源系统

说明书

本发明涉及包括向包括至少两个电力用户的系统提供电流的整流桥和逆变器的低损耗高冗余电源系统，尤其是在具有多个电动机和多个发电机或电源的装置上的电源系统。

在向例如在海上装置中的电推进系统或泵应用中的电动机提供电力时，通常的做法是利用通过变压器耦合到三相电源的整流桥耦合，所述变压器将两个AC电源提供到整流桥的输入。已知有许多这样的系统，例如在第WO2005/119892号国际专利申请中所描述的，该申请描述了用于在网络中抑制谐波电压和用于减少在系统中的整流器上的应变的系统。

在大型装置(如海上装置或船舶)上使用的电源系统被定位在每个电动机或电力用户处，使他们易受电源中的失误和例如在一个电动机中失去推力的风险的影响，因此安全系统和额外的可用功率必须是可用的。此外众所周知，当功率要求达到某个水平时，需要功率系统的电压的增加，以便避免高短路水平，再次增加了系统的成本。

因此，本发明的目的是提供在电源系统中的冗余，从而减少在装置的一部分中完全失去功率的风险，同时也减少必要的系统电压。这是利用根据独立权利要求的系统得到的。

本发明基于所谓的LLC变压器单元的使用，如在上面提到的WO2005/119892中所讨论的，其中变压器用于通过提供在变压器上的相移来移除电源系统中的谐波。根据本发明的优选实施方式，变压器单元被布置成提供移除5次和7次谐波的30°相移，并包括移除或抑制11次和13次谐波的附加绕组。

当变压器单元将附加阻抗添加到系统时，它也减少了系统中的短路电流，这作为结果允许在低电压时给系统提供的较高的功率。这样，标准690V设备可以用于比采用已知的解决方案更高的功率。

下面参考作为例子示出本发明的附图来说明本发明。

图1a、b显示采用LLC变压器的局部电源系统。

图2显示根据本发明的局部电源系统。

图3a、b显示具有对称和不对称发电的系统。

图4显示采用四个功率系统实现的系统。

图5显示图4中的系统的可选方案。

图1a和1b显示两个不同的LLC变压器，其具有在图中被连接到驱动单元的第一和第二连接点1、2并具有在变压器单元的每侧上的发电机G。LLC变压器适合于在工作频率处提供在连接点之间的30°的相移，因此抑制5次和7次谐波。这些解决方案在通过引用被包含于此的WO2005/119892和第20085145号挪威专利申请中被详细讨论，并且也提供对11次和13次谐波的抑制。

传统地，用于推进系统的电源被组织成如图2a中所示，其中每台发电机G耦合到具有通过变压器和整流桥连接的电动机的驱动单元3’。该系统也可以通过开关相互耦合，以防发电机中的一台出故障。这个解决方案的缺陷是在系统中有短路电流限制，如果所提供的功率被增加到某个限制之上，系统将要求供电电压上升。

根据如图2b中所示的本发明，两台发电机G和两个推进系统3利用它们之间的LLC变压器耦合在一起(该LLC变压器具有例如在WO2005/119892中或在第2008 5145号挪威专利申请中所描述的类型)，而没有在驱动单元处的变压器。当LLC变压器将附加的阻抗提供到该系统时，所提供的电流可以上升而不超过短路限制。因此，可以在低电压时向系统提供更大的功率。这具有允许系统即使在具有较大的所提供的功率时也利用较不昂贵的部件的有利效果。另一个有利效果是短路电流被减少到传统系统的短路电流的80％-85％，从而如果短路出现则放电的能量是传统系统中的放电能量的64％-72％，显著地减少了来自放电的压力波。

在正常运行期间，图2b中的系统将功率提供到推进系统，而变压器将提供滤波，避免如在上面提到的专利申请中所描述的谐波频率。

如果发电机G之一出故障，状态改变，但推进系统将通过两个输入得到功率，因为LLC变压器将使用不对称负载起作用。

这个原理显示在图3a，3b中，其中图3a显示对称状态，其中显示在图2b中的系统的两个被耦合在一起，使得LLC变压器具有相同的相移，即，相对30°相移，因为第一连接点1和第二连接点2相连接。LLC变压器单元于是被并联地连接到驱动单元3。