УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕЗЕРВИРОВАННОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДНОЙ НАГРУЗКИ Российский патент 2010 года по МПК H02J9/00 H02J1/10 

Изобретение относится к устройству для резервированного энергоснабжения по меньшей мере одной нагрузки с первым вентильным преобразователем электроэнергии, который через первый вывод является соединяемым с первой сетью переменного напряжения, вторым вентильным преобразователем электроэнергии, который через второй вывод является соединяемым со второй сетью переменного напряжения, и промежуточным звеном напряжения постоянного тока, которое соединяет первый вентильный преобразователь электроэнергии со вторым вентильным преобразователем электроэнергии на стороне постоянного напряжения.

Такое устройство уже известно из DE 10340625 А1. Показанное там устройство содержит первый импульсный вентильный преобразователь, а также второй импульсный вентильный преобразователь, причем импульсные вентильные преобразователи соединены между собой через промежуточное звено напряжения постоянного тока. Каждый импульсный вентильный преобразователь состоит из так называемой 6-импульсной мостовой схемы с отключаемыми мощными полупроводниковыми приборами. Такие устройства, называемые также короткая связь, служат для связи распределительных энергопередающих сетей в области распределения энергии, причем распределительные энергосети могут иметь различные частоты, уровни напряжения, выборы режима нейтрали или положения по фазе.

Устройства для резервированного энергоснабжения применяют, например, на буровых судах или на буровых платформах. Так, известны буровые суда или буровые платформы, которые не стоят на якоре в процессе бурения на больших водных глубинах, а позиционируются динамически посредством так называемых поворотных движителей. Поворотные движители выполнены в виде приводов с регулируемой скоростью вращения и азимута, так что точное позиционирование буровых судов или буровых платформ является возможным без постановки на якорь. Выход из строя энергоснабжения более чем на 45 секунд может приводить к высоким расходам, так как в таком случае буровые штанги, необходимые для выполнения бурения, должны механически разъединяться и после нового позиционирования бурового судна или буровой платформы снова соединяться. Для приведения в действие таких двигателей или приводов поэтому необходимо надежное энергоснабжение. По этой причине буровые суда и/или буровые платформы обычно оснащают резервированной сетью энергоснабжения. Дополнительно к этим обеим сетям энергоснабжения обычно имеется сеть аварийного энергоснабжения, на которую можно переключаться в случае неисправности. Каждая сеть энергоснабжения питается энергией через собственные генераторы. Для соединения сетей энергоснабжения служит, например, механический выключатель. Этой связи однако является свойственным недостаток, что поврежденная сеть энергоснабжения может отрицательно влиять на исправную сеть энергоснабжения. Это влияние является однако нежелательным. Кроме того, известно соединять привод с регулируемой скоростью вращения на обе сети энергоснабжения вместо выключателя через переключатель. Такое подключение привода однако требует времени, так что в переходной фазе переключения могут происходить ошибочные позиционирования.

Задачей изобретения является поэтому предоставление в распоряжение устройства названного вначале вида, которым возможно резервированное энергоснабжение.

Изобретение решает эту задачу за счет того, что промежуточное звено напряжения постоянного тока содержит по меньшей мере один вывод нагрузки для энергоснабжения нагрузки.

Согласно изобретению известное, например, под понятием короткая связь устройство не служит больше для связи вторых сетей. Более того, за счет предусматривания вывода нагрузки, который соединен с промежуточным звеном напряжения постоянного тока, становится возможным резервированное энергоснабжение нагрузки, подключаемой к выводу нагрузки. Такое устройство поэтому является пригодным, в частности, для установки на буровых судах или плавучих основаниях для морского бурения, которые оборудованы приводами с регулируемой скоростью вращения и азимута, например, так называемыми поворотными движителями для позиционирования буровых судов или буровых плавучих оснований на больших водных глубинах. Так, например, возможно энергоснабжение нагрузок, подключенных в нормальном режиме к промежуточному звену напряжения постоянного тока, из второй сети переменного напряжения, причем при посадке переменного напряжения в названной второй сети переменного напряжения снабжение нагрузок берет на себя первая сеть переменного напряжения. Вентильные преобразователи электроэнергии содержат согласно изобретению целесообразно отключаемые мощные полупроводниковые приборы, как, например, GTO (двухоперационные тиристоры) или IGBT (биполярные транзисторы с изолированным затвором). Отключаемые силовые полупроводниковые приборы синхронизируют, например, в области килогерц посредством широтно-импульсной модуляции, так что при переключении со второй на первую сеть переменного напряжения делаются возможными соответственно короткие продолжительности переходного процесса. При таких коротких временах переключения ошибочные позиционирования надежно исключаются.

Регулирование вентильных преобразователей электроэнергии, которые в этом случае можно обозначать также как вентильные преобразователи частоты, в рамках изобретения является в принципе произвольным.

Согласно целесообразной форме выполнения однако первый вентильный преобразователь электроэнергии содержит первое регулирование постоянного напряжения для регулирования постоянного напряжения промежуточного звена напряжения постоянного тока. Первый вентильный преобразователь частоты служит тогда для создания целесообразного постоянного напряжения в промежуточном звене напряжения постоянного тока.

Согласно целесообразной форме дальнейшего развития второй вентильный преобразователь электроэнергии содержит регулирование мощности для регулирования потока мощности через второй вентильный преобразователь электроэнергии, причем регулирование мощности происходит до отрицательной заданной постоянной мощности, абсолютная величина которой соответствует абсолютной величине мощности, потребляемой всеми нагрузками. Согласно этой предпочтительной форме дальнейшего развития энергоснабжение нагрузок, подключенных к промежуточному звену напряжения постоянного тока, происходит с помощью второй сети переменного напряжения, причем регулирование мощности происходит до отрицательной заданной постоянной мощности. В частности, при применении в качестве нагрузки двигателей, потребляемая мощность которых постоянно изменяется во времени, является поэтому целесообразным применять для измерения мощности, потребляемой на стороне нагрузки, измерительные сенсорные датчики. Так, например, перед выводом нагрузки включены калиброванные преобразователи напряжения и тока, с выходными сигналами которых можно измерять потребляемую нагрузками мощность. Из измеренной потребленной мощности за счет регулирования определяют отрицательную заданную постоянную мощность одинаковой абсолютной величины и используют в качестве заданного значения при регулировании мощности. Тем самым приходят к снабжению нагрузок посредством второй сети электроснабжения. В противоположность этому первый вентильный преобразователь электроэнергии служит для поддержания постоянного напряжения в промежуточном звене напряжения постоянного тока, а также для одновременного управления реактивной мощностью в первой сети переменного напряжения. При выходе из строя второй сети переменного напряжения первый вентильный преобразователь электроэнергии регулирует почти без задержки постоянное напряжение промежуточного звена напряжения постоянного тока, несмотря на отсутствующее снабжение мощностью, так что, несмотря на посадку напряжения второй сети переменного напряжения, это не приводит к никакому заметному перерыву энергоснабжения нагрузок. Посадка напряжения первой сети переменного напряжения однако при этой форме выполнения изобретения имела бы следствием посадку постоянного напряжения в промежуточном звене напряжения постоянного тока, так что дальнейший привод нагрузок был бы исключен.

По этой причине форма дальнейшего развития изобретения предусматривает, что второй вентильный преобразователь электроэнергии содержит второе регулирование напряжения для регулирования напряжения в промежуточном звене напряжения постоянного тока. Так как оба вентильных преобразователя электроэнергии согласно этой форме дальнейшего развития регулируют постоянное напряжение промежуточного звена напряжения постоянного тока, все нагрузки являются снабжаемыми равным образом из обеих сетей. Отказ одной сети - а именно, все равно какой сети - не имел бы никакого продолжительного влияния на привод, так как энергоснабжение нагрузок берет на себя соответственно исправная сеть переменного напряжения. Временная продолжительность перехода энергоснабжения от одной сети переменного напряжения к другой сети переменного напряжения лежит согласно изобретению в области нескольких миллисекунд. Взаимное влияние вентильных преобразователей электроэнергии за счет колебаний в промежуточном звене напряжения постоянного тока можно исключать посредством подходящего выбора параметров регулирования. Поэтому вентильные преобразователи электроэнергии целесообразно рассчитаны так, что перерегулирование и оказание взаимного влияния вентильных преобразователей электроэнергии исключено. Такие регулирования специалисту известны.

Согласно относящейся к этому целесообразной форме дальнейшего развития промежуточное звено напряжения постоянного тока содержит прерыватели постоянного тока. Такие прерыватели постоянного тока реализованы, например, в виде обычного предохранителя, разрывного предохранителя или в виде электронного выключателя. Промежуточное звено напряжения постоянного тока содержит предпочтительным образом несколько ветвей постоянного тока, причем каждая ветвь постоянного тока, которую можно обозначить также как силовой блок, контролируется и защищается по отдельности посредством прерывателя постоянного тока. Прерыватель постоянного тока тогда в случае неисправности позволяет селективное прерывание соответствующей затронутой ветви постоянного тока, не оказывая отрицательного влияния на эксплуатацию других ветвей постоянного тока.

Предпочтительным образом каждый вентильный преобразователь электроэнергии составлен из включенных последовательно электронных силовых блоков. Эти силовые блоки обозначаются согласно уровню техники также как Power Electronic Building Block и, как таковые, известны специалисту так, что нет необходимости останавливаться здесь на этом более подробно. Силовые блоки допускают модульное построение вентильных преобразователей электроэнергии и тем самым настройку вентильного преобразователя электроэнергии на любые уровни напряжения. Вентильные преобразователи электроэнергии и промежуточное звено напряжения постоянного тока рассчитаны целесообразно на средние напряжения и для привода соответствующих нагрузок, причем область средних напряжений лежит между 1 кВ и 52 кВ.

Согласно относящейся к этому целесообразной форме дальнейшего развития каждый силовой блок связан с промежуточным звеном напряжения постоянного тока через прерывательный блок. Таким образом замена силового блока становится возможной, не прерывая соединения остальных силовых блоков с промежуточным звеном напряжения постоянного тока, так что техническое обслуживание и содержание в исправности соответствующего изобретению устройства упрощаются.

Предпочтительным образом каждый вывод нагрузки соединен через привод, питаемый от инвертора, с промежуточным звеном напряжения постоянного тока. За счет применения привода, питаемого от инвертора, становится возможным привод двигателей переменного тока, причем частота привода нагрузок является настраиваемой как угодно.

Согласно предпочтительной форме выполнения соответствующее изобретению устройство содержит первый параллельный вентильный преобразователь электроэнергии, который через первую соединительную ветвь соединен с первым выводом и первым вентильным преобразователем электроэнергии, и второй параллельный вентильный преобразователь электроэнергии, который через вторую соединительную ветвь соединен со вторым выводом и вторым вентильным преобразователем электроэнергии, причем первый параллельный вентильный преобразователь электроэнергии и второй параллельный вентильный преобразователь электроэнергии соединены между собой через параллельное промежуточное звено напряжения постоянного тока. Другими словами: согласно этой форме дальнейшего развития две короткие связи можно подключать между первой сетью переменного напряжения и второй сетью переменного напряжения параллельно или лучше встречно-параллельно. При этом параллельная короткая связь может быть рассчитана для меньших напряжений и тем самым более экономично относительно расходов, чем главная короткая связь. В случае параллельной короткой связи речь идет, например, о короткой связи низкого напряжения с соответственно рассчитанными вентильными преобразователями электроэнергии. Параллельные вентильные преобразователи электроэнергии параллельной короткой связи служат в принципе для предоставления переменного напряжения для первого вентильного преобразователя электроэнергии при отказе сети переменного напряжения, так что энергоснабжение предоставлено в распоряжение также тогда, когда первая сеть переменного напряжения отказывает по неисправности. В нормальном режиме эксплуатации и при отказе второй сети переменного напряжения параллельная короткая связь однако работает в режиме холостого хода. Существенным является, что при отказе или при неисправности в первой сети переменного напряжения поврежденная первая сеть переменного напряжения является заблокированной относительно первого вентильного преобразователя электроэнергии, то есть относительно параллельной короткой связи. Блокировка происходит, например, посредством выключателя, который расположен между первой сетью переменного напряжения и первым параллельным вентильным преобразователем электроэнергии и первым вентильным преобразователем электроэнергии. За счет выключателя реализован, например, первый вывод. Для нормального режима эксплуатации параллельная короткая связь целесообразно имеет статику, которая является меньшей, чем статика генераторов, питающих первую сеть переменного напряжения. В противном случае параллельная короткая связь работала бы против первой сети переменного напряжения, которая в нормальном режиме эксплуатации не является блокированной относительно первого вентильного преобразователя электроэнергии.

Предпочтительным образом второй вентильный преобразователь электроэнергии содержит параллельное регулирование постоянного напряжения для регулирования постоянного напряжения параллельного промежуточного звена напряжения постоянного тока. Согласно относящейся к этому целесообразной форме дальнейшего развития первый параллельный вентильный преобразователь электроэнергии содержит регулирование переменного напряжения для регулирования переменного напряжения в первой соединительной ветви. Регулирование первых или, соответственно, вторых параллельных вентильных преобразователей электроэнергии, которые расположены параллельно к первым и вторым вентильным преобразователям электроэнергии, является точно противоположным к первому или, соответственно, второму вентильному преобразователю электроэнергии. Это, разумеется, связано с целью параллельной короткой связи, которая предусмотрена для предоставления в распоряжение подходящего снабжения переменным напряжением в первой соединительной ветви, если в блокированной первой сети переменного напряжения имеет место несправность.

Предпочтительным образом первый вывод и/или второй вывод являются прерывательными блоками. Прерывательные блоки являются, например, известными, как таковые, распределительными устройствами или выключателями, которые являются соединяемыми с сетью переменного напряжения. Выключатели могут быть механическими выключателями или электронными ключами.

Целесообразно первый вентильный преобразователь электроэнергии и/или первый параллельный вентильный преобразователь электроэнергии связан соответственно через первый трансформатор с первой соединительной ветвью, а второй вентильный преобразователь электроэнергии и/или второй параллельный вентильный преобразователь электроэнергии соответственно через второй трансформатор связан со второй соединительной ветвью. Таким образом предоставляется в распоряжение гальваническая развязка между устройством и сетями переменного напряжения во время эксплуатации. Разумеется, в рамках изобретения также возможно, что к параллельному промежуточному звену напряжения постоянного тока подключены параллельные выводы нагрузки, которые являются соединяемыми с нагрузкой.

Дальнейшие преимущества возникают, если приводы переменного напряжения включены перед выводами нагрузки. Подключение нагрузок к параллельному выводу нагрузки напрашивается уже потому, что параллельная короткая связь в нормальном режиме эксплуатации работает как бы в режиме холостого хода. Если первый параллельный вентильный преобразователь электроэнергии и второй параллельный вентильный преобразователь электроэнергии рассчитаны на меньшие напряжения, можно резервированно снабжать энергией также рассчитанные на соответствующие напряжения нагрузки. Возможности применения соответствующего изобретению устройства поэтому значительно увеличиваются.

Изобретение относится далее к системе с первой сетью переменного напряжения и второй сетью переменного напряжения, а также устройством согласно любому из предыдущих пунктов формулы изобретения.

Дальнейшие целесообразные выполнения и преимущества изобретения являются предметом последующего описания примеров выполнения изобретения со ссылкой на чертежи, причем одинаковые ссылочные позиции указывают на одинаково действующие детали и причем показывают

Фигура 1 короткую связь согласно уровню техники для связи двух сетей переменного напряжения,

Фигура 2 пример выполнения соответствующего изобретению устройства в схематическом представлении,

Фигура 3 следующий пример выполнения соответствующего изобретению устройства в схематическом представлении,

Фигура 4 следующий пример выполнения соответствующего изобретению устройства в схематическом представлении,

Фигура 5 следующий пример выполнения соответствующего изобретению устройства в схематическом представлении и

Фигура 6 следующий пример выполнения соответствующего изобретению устройства в схематическом представлении.

Фигура 1 показывает короткую связь 1 в качестве устройства согласно уровню техники. Ранее известная короткая связь 1 содержит первый вентильный преобразователь электроэнергии 2, а также второй вентильный преобразователь электроэнергии 3, которые соединены между собой на стороне постоянного напряжения через промежуточное звено напряжения постоянного тока 4. Промежуточное звено напряжения постоянного тока 4 содержит энергоаккумулятор, в этом случае конденсаторы 5 для поддержания постоянного напряжения. Конструкция вентильных преобразователей электроэнергии 2 и 3 известна специалисту наилучшим образом, так что нет необходимости останавливаться здесь на этом более подробно. Они состоят в основном из 6-импульсной мостовой схемы с отключаемыми мощными полупроводниковыми приборами, в этом случае IGBT, причем параллельно каждому отключаемому мощному полупроводниковому прибору включен расположенный во встречном включении нулевой вентиль. Вентильный преобразователь электроэнергии 2 соединен на стороне переменного напряжения через первую соединительную ветвь 6 с первым выключателем 7, который служит в качестве вывода для присоединения первой сети переменного напряжения 8. Для индуктивной связи первого вентильного преобразователя электроэнергии 2 с первой сетью переменного напряжения 8 при включенном выключателе 7 предусмотрен трансформатор 9.

Второй вентильный преобразователь электроэнергии 3 также через трансформатор 9 и вторую соединительную ветвь 10 соединен со вторым выключателем 11 в качестве второго вывода. За счет включения выключателя 11 второй вентильный преобразователь электроэнергии 3 поэтому является индуктивно связываемым со второй сетью переменного напряжения 12.

За счет целесообразного регулирования вентильных преобразователей электроэнергии 2 или, соответственно, 3 становится как угодно возможной передача мощности от первой сети переменного напряжения 8 ко второй сети переменного напряжения 12 или от второй сети переменного напряжения 12 в первую сеть переменного напряжения 8. В схематическом представлении первый и второй вентильные преобразователи электроэнергии 2, 3 содержат только схематически показанные емкости и индуктивности, монтаж и образ действия которых специалисту также известны.

Фигура 2 показывает пример выполнения соответствующего изобретению устройства 13 в схематическом представлении. Представленное устройство 13 содержит также первый вентильный преобразователь электроэнергии 2, а также второй вентильный преобразователь электроэнергии 3, которые соединены между собой на стороне постоянного напряжения промежуточным звеном напряжения постоянного тока 4. Через первую соединительную ветвь 6, а также через первый выключатель 7 первый вентильный преобразователь электроэнергии 2 является соединяемым с первой сетью переменного напряжения 8, в то время как второй вентильный преобразователь электроэнергии 3 через вторую соединительную ветвь 10 и второй выключатель 11 является связываемым со второй сетью переменного напряжения 12. Сети переменного напряжения 8 и 12 содержат каждая собственное энергоснабжение, здесь в форме генератора, и предусмотрены между прочим для энергоснабжения так называемых поворотных движителей 14, которые выполнены для позиционирования бурильного судна, когда судно производит бурение на больших глубинах. Как уже пояснялось, поворотные движители являются двигателями с изменяемой скоростью вращения и азимутом. Поскольку также только кратковременный отказ энергоснабжения поворотных движителей имел бы следствием большие расходы, наряду со второй сетью переменного напряжения 12, которая предоставляет в распоряжение мощность, необходимую в нормальном режиме эксплуатации поворотных движителей 14, предусмотрена первая сеть переменного напряжения 8, на которую следует переключать при необходимости.

Для этого промежуточное звено напряжения постоянного тока 4 соединено с двумя выводами нагрузки. Соединение между промежуточным звеном напряжения постоянного тока и выводами нагрузки происходит посредством соединительных линий нагрузки 15а и 15b, которые гальванически соединены с положительной соединительной линией 4а промежуточного звена напряжения постоянного тока 4 или, соответственно, с отрицательной соединительной линией 4b промежуточного звена напряжения постоянного тока 4. Перед выводом нагрузки подключены два приводных инвертора 16, которые выполнены для преобразования постоянного напряжения в переменное напряжение. Также приводные инверторы 16, как таковые, наилучшим образом известны специалисту, так что останавливаться здесь на этом нет необходимости. Приводные инверторы 16 вырабатывают переменное напряжение или, соответственно, переменный ток с желательной амплитудой напряжения, положением по фазе и частотой.

Управление первого вентильного преобразователя электроэнергии 2 происходит через регулирование постоянного напряжения, которое устанавливает заданное в качестве заданного значения регулирования заданное постоянное напряжение в промежуточном звене напряжения постоянного тока 4. Регулирование постоянного напряжения схематически показано на Фигуре 2 посредством стрелки Udc. С помощью регулирования постоянного напряжения делается возможным далее регулирование реактивной мощности Q первой сети переменного напряжения 8. Это показано на Фигуре 2 стрелкой, обозначенной Q.

Второй вентильный преобразователь электроэнергии 3 в противоположность этому содержит регулирование мощности 17, которое соединено со схематически представленными измерительными блоками 18, причем измерительные блоки 18 содержат преобразователи напряжения, которые создают выходной сигнал, соответственно пропорциональный постоянному току и/или переменному току и постоянному напряжению и/или переменному напряжению, который опрашивают при получении значений опроса посредством блока опроса и преобразуют посредством аналого-цифрового преобразователя в цифровые значения постоянного тока или, соответственно, в цифровые значения постоянного напряжения. Регулирование постоянного напряжения далее располагает параметрируемой заданной постоянной мощностью, которая служит регулированию постоянного напряжения в качестве заданного значения, после чего мощные полупроводниковые приборы, в этом случае IGBT, второго вентильного преобразователя электроэнергии 3 управляются таким образом, что мощность, предписанная заданной постоянной мощностью, передается через второй вентильный преобразователь электроэнергии 3. В рамках изобретения задается отрицательная заданная постоянная мощность, которая по абсолютной величине соответствует мощности, которая потребляется поворотными движителями 14. Другими словами: вследствие отрицательного заданного постоянного напряжения в распоряжение предоставляется поток мощности в направлении обозначенной Р стрелки от второй сети переменного напряжения 12 к поворотным движителям 14. Первая сеть переменного напряжения 8 в противоположность этому служит для поддержания постоянного напряжения Udc в промежуточном звене напряжения постоянного тока 4.

При отказе второй сети переменного напряжения 12 энергоснабжение поворотных движителей 14 берет на себя без существенной временной задержки первая сеть переменного напряжения 8. При этом, несмотря на отказ второй сети переменного напряжения 12, постоянное напряжение Udc в промежуточном звене напряжения постоянного тока поддерживается посредством первого вентильного преобразователя электроэнергии 2. Управление реактивной мощностью в первой сети переменного напряжения 8 в этом случае, однако, больше не является возможным.

Если, конечно, в первой сети переменного напряжения 8 имеет место неисправность, то поддержание постоянного напряжения в промежуточном звене напряжения постоянного тока 4 больше не возможно. Тогда энергоснабжение поворотных движителей 14 прервано.

Фигура 3 показывает пример выполнения, который обеспечивает энергоснабжение поворотных движителей 14 также при отказе первой сети переменного напряжения 8. В показанном примере выполнения изобретения к короткой связи 13 параллельная короткая связь 19 включена некоторым образом встречно-параллельно. При этом первый параллельный вентильный преобразователь электроэнергии 20 связан индуктивно посредством трансформатора 9 с первой соединительной ветвью 6. На стороне постоянного напряжения первый параллельный вентильный преобразователь электроэнергии 20 соединен со вторым параллельным вентильным преобразователем электроэнергии 21 через также биполярное параллельное промежуточное звено напряжения постоянного тока 22. Второй вентильный преобразователь электроэнергии 21 соединен посредством второго трансформатора 9 со второй соединительной ветвью 10 и содержит параллельное регулирование постоянного напряжения для управления постоянного напряжения параллельного промежуточного звена тока 22, которое помечено на Фигуре 3 только стрелкой с обозначением Udc.

Первый параллельный вентильный преобразователь электроэнергии 20 содержит регулирование переменного напряжения, которым может управляться получаемое в первой соединительной ветви 6 переменное напряжение. Таким образом параллельная короткая связь 19 создает в первой соединительной ветви 6 переменное напряжение, с которым остается возможной эксплуатация первого вентильного преобразователя электроэнергии 2, несмотря на отказ первой сети переменного напряжения 8. Для блокировки первой сети переменного напряжения 8 относительно первой соединительной ветви 6 служит первый выключатель 7.

Таким образом снабжение двигателей или поворотных движителей 14 является возможным также тогда, когда в первой сети переменного напряжения 8, как помечено крестом на Фигуре 3, имеет место неисправность. Важным, однако, является, что выключатель 7 в случае неисправности является открытым, чтобы развязать первую сеть переменного напряжения 8 от первой соединительной ветви 6 и тем самым от первого вентильного преобразователя электроэнергии 2. Для беспрепятственной нормальной эксплуатации далее следует учитывать, что статика регулирования напряжения посредством первого параллельного вентильного преобразователя электроэнергии 20 является меньшей, чем статика питающих первую сеть переменного напряжения 8, не представленных на Фигурах генераторов. В противном случае первый параллельный вентильный преобразователь электроэнергии 20 работал бы против первой сети переменного напряжения 8. Это является однако нежелательным.

Параллельная короткая связь 19 и короткая связь 13 могут быть выполнены для любых областей напряжения. В представленных на Фигурах примерах выполнения короткая связь 13 рассчитана на область среднего напряжения, то есть на напряжения между 1 кВ и 52 кВ, в то время как параллельная короткая связь 21 выполнена для области низкого напряжения. Таким образом становится возможным резервированный привод как больших 14, так и меньших нагрузок или двигателей 24, 25. Исключительно ради полноты следует указать на то, что расходы для параллельной короткой связи 19, рассчитанной на низкое напряжениея, являются меньшими, чем для короткой связи 13, которая рассчитана для среднего напряжения.

Фигура 4 показывает следующий пример выполнения соответствующего изобретению устройства, причем к параллельному промежуточному звену 22 подключен не представленный на Фигурах параллельный вывод нагрузки, перед которым включен параллельный инвертор привода 23 для привода дополнительной нагрузки 24. Далее двигатель постоянного напряжения 25 соединен непосредственно с параллельным промежуточным звеном напряжения постоянного тока 22.

Фигура 5 показывает следующий пример выполнения соответствующего изобретению устройства, который в основном соответствует показанному на Фигуре 4 примеру выполнения. В этом случае, однако, параллельное промежуточное звено напряжения постоянного тока 22 через линии постоянного напряжения 26а и 26b соединены на стороне постоянного напряжения с вентильным преобразователем электроэнергии аварийного электроснабжения 27, причем вентильный преобразователь электроэнергии аварийного электроснабжения 27 соединен на стороне переменного напряжения через аварийный выключатель 28 с сетью переменного напряжения аварийного электроснабжения 29. Другой вентильный преобразователь электроэнергии аварийного электроснабжения, который соединен на стороне напряжения постоянного тока с промежуточным звеном напряжения постоянного тока 4 и на стороне постоянного напряжения со следующей сетью аварийного электроснабжения или с той же самой сетью аварийного электроснабжения 29, по причинам обзорности на Фигурах не представлен. За счет сети аварийного электроснабжения 29 или, соответственно, за счет сетей аварийного электроснабжения вероятность отказа электроснабжения для нагрузок еще больше уменьшена. Первая и вторая сети переменного напряжения, а также сеть или сети аварийного электроснабжения могут иметь в рамках изобретения независимо друг от друга сколько угодно фаз.

Фигура 6 показывает следующий пример выполнения, который в основном соответствует показанному на Фигуре 2 примеру выполнения, причем второй вентильный преобразователь электроэнергии 3, однако, также содержит регулирование постоянного напряжения, которое является независимым от регулирования постоянного напряжения первого вентильного преобразователя электроэнергии 2. При этом регулирование первого вентильного преобразователя электроэнергии 2 и второго вентильного преобразователя электроэнергии 3 происходит таким образом, что взаимное влияние вентильных преобразователей электроэнергии 2 и 3, например, за счет колебаний в промежуточном звене напряжения постоянного тока 4 исключено. Вентильные преобразователи электроэнергии 2 и 3 выполнены, например, модульными и содержат электронные силовые блоки, которые обозначаются также, как Power Electronic Building Blocks. Power Electronic Building Blocks, как таковые, специалисту известны, так что нет необходимости останавливаться здесь на них более подробно.

По причинам надежности промежуточное звено напряжения постоянного тока 4 в показанном примере выполнения содержит прерывательные блоки 30, которые вызывают в случае неисправности перерыв протекания тока в промежуточном звене напряжения постоянного тока 4. В случае прерывательных блоков 30 речь идет, например, о предохранителях, электрических выключателях или тому подобном.

Фигура 7 показывает пример выполнения согласно Фигуры 6, причем однако соответственно Фигуре 4 предусмотрена дополнительная, встречно-параллельно включенная параллельная короткая связь 19 для электроснабжения небольших нагрузок 24, 25. Регулирование вентильных преобразователей электроэнергии 2, 3 короткой связи 13 происходит, как это пояснено в связи с примером выполнения согласно Фигуры 6. Регулирование параллельной короткой связи 19 происходит, как это пояснено в связи с примером выполнения согласно Фигуры 4, причем опять-таки для обеих коротких связей 13, 19 предусмотрен соединяемый с сетью аварийного электроснабжения 29 вентильный преобразователь электроэнергии аварийного электроснабжения 27.

Использование: в области электротехники. Технический результат заключается в повышении надежности. Устройство для резервированного энергоснабжения по меньшей мере одной нагрузки (14) с первым вентильным преобразователем электроэнергии (2), который через первый вывод (7) является соединяемым с первой сетью переменного напряжения (8), вторым вентильным преобразователем электроэнергии (3), который через второй вывод (11) является соединяемым со второй сетью переменного напряжения (12), и промежуточным звеном напряжения постоянного тока (4), которое на стороне постоянного напряжения соединяет первый вентильный преобразователь электроэнергии (2) со вторым вентильным преобразователем электроэнергии (3), которым является возможно резервированное энергоснабжение, промежуточное звено напряжения постоянного тока (4) содержит по меньшей мере один вывод нагрузки для энергоснабжения нагрузки (14). 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Устройство для резервированного энергоснабжения по меньшей мере одной нагрузки (14) с первым вентильным преобразователем электроэнергии (2), содержащим отключаемые силовые полупроводниковые приборы, который через первый вывод (7) является соединяемым с первой сетью переменного напряжения (8), вторым вентильным преобразователем электроэнергии (3), содержащим отключаемые силовые полупроводниковые приборы, который через второй вывод (11) является соединяемым со второй сетью переменного напряжения (12), и промежуточным звеном напряжения постоянного тока (4), которое на стороне постоянного напряжения соединяет первый вентильный преобразователь электроэнергии (2) со вторым вентильным преобразователем электроэнергии (3), таким образом, что становится возможной передача мощности в обоих направлениях между сетями переменного напряжения, отличающееся тем, что промежуточное звено напряжения постоянного тока (4) содержит по меньшей мере один вывод нагрузки для энергоснабжения нагрузки (14).

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый вентильный преобразователь электроэнергии (2) содержит первое регулирование постоянного напряжения для регулирования постоянного напряжения промежуточной цепи напряжения постоянного тока (4).

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что второй вентильный преобразователь электроэнергии (3) содержит регулирование мощности для регулирования потока мощности через второй вентильный преобразователь электроэнергии (3), причем регулирование мощности происходит до отрицательной заданной постоянной мощности, абсолютная величина которой соответствует абсолютной величине мощности, потребляемой всеми нагрузками.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что второй вентильный преобразователь электроэнергии (3) содержит второе регулирование напряжения для регулирования напряжения в промежуточном звене напряжения постоянного тока (4).

5. Устройство по п.3 или 4, отличающееся расположенным в промежуточном звене напряжения постоянного тока (4) прерывателем постоянного тока (30).

6. Устройство по п.3 или 4, отличающееся тем, что каждый вентильный преобразователь электроэнергии (23) составлен из последовательно включенных электронных силовых блоков.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что каждый силовой блок соединен с промежуточным звеном напряжения постоянного тока (4) через прерывательный блок.

8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что каждый вывод нагрузки соединен с промежуточным звеном напряжения постоянного тока (4) через питаемый от инвертора электропривод (16).

9. Устройство по любому из пп.1, 3 или 4, отличающееся первым параллельным вентильным преобразователем электроэнергии (20), который через первую соединительную ветвь (6) соединен с первым выводом (7) и первым вентильным преобразователем электроэнергии (2), и вторым параллельным вентильным преобразователем электроэнергии (21), который через вторую соединительную ветвь соединен со вторым выводом (11) и вторым вентильным преобразователем электроэнергии (3), причем первый параллельный вентильный преобразователь электроэнергии (20) и второй параллельный вентильный преобразователь электроэнергии (21) соединены между собой через параллельное промежуточное звено напряжения постоянного тока (22).

10. Устройство по п.9, отличающееся тем, что второй параллельный вентильный преобразователь электроэнергии (21) содержит параллельное регулирование постоянного напряжения для регулирования постоянного напряжения параллельного промежуточного звена напряжения постоянного тока (22).

11. Устройство по п.9, отличающееся тем, что второй параллельный вентильный преобразователь электроэнергии (21) содержит регулирование переменного напряжения для регулирования переменного напряжения в первой соединительной ветви.

12. Устройство по п.9, отличающееся тем, что параллельное промежуточное звено напряжения постоянного тока (22) содержит по меньшей мере один параллельный вывод нагрузки для подключения дополнительной нагрузки (24, 25).

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что первый вывод и/или второй вывод являются прерывательными блоками (7, 8).

14. Устройство по п.9, отличающееся тем, что первый вентильный преобразователь электроэнергии (2) и первый параллельный вентильный преобразователь электроэнергии (20) связаны через первый трансформатор (9) с первой соединительной ветвью, а второй вентильный преобразователь электроэнергии (3) и/или второй параллельный вентильный преобразователь электроэнергии (21) связаны через второй трансформатор (9) со второй соединительной ветвью (16).

15. Устройство по п.9, отличающееся тем, что параллельное промежуточное звено напряжения постоянного тока (22) посредством вентильного преобразователя электроэнергии аварийного питания является соединяемым с сетью переменного напряжения аварийного энергоснабжения.

16. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй вентильный преобразователь электроэнергии (3) содержит регулирование мощности для регулирования потока мощности через второй вентильный преобразователь электроэнергии (3), причем регулирование мощности происходит до отрицательной заданной постоянной мощности, абсолютная величина которой соответствует абсолютной величине мощности, потребляемой всеми нагрузками.

17. Устройство по п.1, отличающееся тем, что второй вентильный преобразователь электроэнергии (3) содержит второе регулирование напряжения для регулирования напряжения в промежуточном звене напряжения постоянного тока (4).

18. Система с первой сетью переменного напряжения (8) и второй сетью переменного напряжения (12), а также с устройством согласно одному из предыдущих пунктов.