[发明专利]配电系统

说明书

技术领域

本发明涉及配电系统，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，本发明不限于在船舶或近海船上使用，而是本发明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。

背景技术

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G1…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G1…G4都耦合到诸如柴油发动机D1…D4的原动机。

电推进马达M1…M4借助于居间电力转换器4而连接到母线2。推进马达M1…M4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M1…M4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M1…M4供应电力。但是，对于推进马达M1…M4，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M1…M4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G1…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G1…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(NO_x)、二氧化碳(CO₂)，以及与柴油发动机D1…D4的燃烧过程有关的其它污染物)时。也有时候发电机G1…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G1…G4提供的电力不可用时需要一种备选电源。

发明内容

本发明提供一种配电系统，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。

本发明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。