用于向负载供应电力的系统以及对应电力供应方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及向负载供应电力，以及在并不是对本发明进行限制的特别感兴趣应用中，涉及要向船只的电力供应网络提供连续电力供应的电力供应系统。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，电力供应系统可基于同步电机，其包括绕线转子以及用于激励同步机器的电路。
[0003]在可靠性、机械简洁性和成本方面，特别是包括鼠笼式转子的异步或感应发电机是特别有利的，并且还构成用于实现电力供应源。
[0004]感应发电机一般在输出包括整流器电路，其要将发电机所输送的AC电压转换为DC电压。
[0005]基于绝缘栅双极晶体管(IGBT)的整流器按常规用于这个方面。
[0006]这类整流器使得有可能提供有效地对发电机励磁的功能。但是，它们具有特别是与如下事实相关的多个缺点:它们是高费用的并且比较复杂。
[0007]另外，IGBT整流器不适合于携带高电流。因此，在没有过分指定整流器的情况下，即在没有使用大量高费用IGBT晶体管的情况下，IGBT整流器一般不适合在配电网(整流器与其连接)中发生短路时输送高短路电流。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的目的是克服这个缺点，以及具体是在与实现发电机的励磁的同时降低包括异步发电机的电力供应系统的额定值。
[0009]本发明的另一目的是提出一种电力供应系统，其包括小总体尺寸的异步发电机，能够耐受高短路电流。
[0010]在第一方面，本发明因此在于一种用于向负载供应电力系统，包括:异步发电机，其中包括要由电动机部件来驱动的鼠笼型转子；以及整流器，适合对发电机所输送的电压进行整流。
[0011]按照这种电力供应系统的一个一般特征，整流器是采用单向电子组件的整流器。此外，电力供应系统包括无功功率源，以用于对异步发电机励磁。
[0012]按照本发明的另一个特征，无功功率源包括可变无功功率源。
[0013]按照本发明的另一特征，可变无功功率源构成用于控制整流器的输出电压的部件。
[0014]在一个实施例中，可变无功功率源包括采用绝缘栅双极晶体管和至少一个电容器的电压逆变器。
[0015]按照本发明的电力供应系统的另一特征，无功功率源还包括固定无功功率源。
[0016]固定无功功率源有利地包括RLC电路。
[0017]固定无功功率源优选地构成用于对于来自可变无功功率源的谐波电流进行滤波的部件。
[0018]无功功率源可有利地构成用于对于来自整流器的谐波电流进行滤波的部件。
[0019]在一个实施例中，电力供应系统包括用于对可变无功功率源(其与一组开关关联，以用于向DC电压母线供应电力)的电容逐渐充电的电路。
[0020]电力供应系统还可包括一组滤波电容器，其连接到整流器的输出。
[0021 ] 例如，单向电气组件是二极管或晶闸管。
[0022]在第二方面，本发明还在于一种通过电力供应系统(其包括:异步发电机，其中包括由电动机部件所驱动的鼠笼型转子；以及整流器，采用单向电子组件，适合对于发电机所输送的电压进行整流)向负载供应电力的方法，其中异步发电机通过无功功率源来励磁。
[0023]在一个实施例中，所述无功功率源包括可变无功功率源(其包括电压逆变器)，所述电压逆变器在使电力供应系统进行启动或减速时以旋转方式将耦合发电机和电动机部件的轴驱动到异步发电机的慢速度。
[0024]技术方案1:一种用于向负载供应电力的系统，包括其中包括要由电动机部件(3)所驱动的鼠笼型转子的异步发电机(2)以及适合对于所述发电机所输送的电压进行整流的整流器(4)，其特征在于所述整流器是采用单向电子组件的整流器，并且在于它包括用于对所述异步发电机励磁的无功功率源(6)。
[0025]技术方案2:如技术方案I所述的用于向负载供应电力的系统，其特征在于，所述转子是鼠笼型转子。
[0026]技术方案3:如技术方案I或2所述的用于向负载供应电力的系统，其特征在于所述无功功率源包括可变无功功率源(7)。
[0027]技术方案4:如技术方案3所述的用于向负载供应电力的系统，其特征在于所述可变无功功率源(7)构成用于控制所述整流器的输出电压的部件。
[0028]技术方案5:如技术方案3和4中的任一项所述的用于向负载供应电力的系统，其特征在于所述可变无功功率源(7)包括采用绝缘栅双极晶体管的电压逆变器(9)和至少一个电容器(8)。
[0029]技术方案6:如技术方案3至5中的任一项所述的用于向负载供应电力的系统，其特征在于所述无功功率源还包括固定无功功率源(11)。
[0030]技术方案7:如技术方案6所述的用于向负载供应电力的系统，其特征在于所述固定无功功率源包括RLC电路(12，13，14)。
[0031]技术方案8:如技术方案6和7中的任一项所述的用于向负载供应电力的系统，其特征在于所述固定无功功率源(11)构成用于对于来自所述可变无功功率源(7)的谐波电流进行滤波的部件。
[0032]技术方案9:如技术方案4至8中的任一项所述的用于向负载供应电力的系统，其特征在于所述固定无功功率源(6)构成用于对于来自所述整流器(4)的谐波电流进行滤波的部件。
[0033]技术方案10:如技术方案I至9中的任一项所述的用于向负载供应电力的系统，其特征在于它包括用于对与一组开关(24)关联的所述可变无功功率源的电容器逐渐充电的电路(15 ; 18)，以用于向DC电压母线⑶供应电力。
[0034]技术方案11:如技术方案I至10中的任一项所述的用于向负载供应电力的系统，其特征在于它包括连接到所述整流器(4)的输出的一组滤波电容器(23)。
[0035]技术方案12:如技术方案I至11中的任一项所述的用于向负载供应电力的系统，其特征在于所述单向电气组件是二极管或晶闸管。
[0036]技术方案13:—种用于通过电力供应系统向负载供应电力的方法，所述电力供应系统包括:异步发电机(2)，其中包括由电动机部件(3)所驱动的鼠笼型转子；以及整流器，采用单向电子组件，适合对于所述发电机所输送的电压进行整流，其特征在于所述异步发电机通过无功功率源(6)来励磁。
[0037]技术方案14:如技术方案13所述的用于向负载供应电力的方法，其特征在于，所述无功功率源包括其中包括电压逆变器(9)的可变无功功率源(7)，并且所述电压逆变器在使所述电力供应系统进行启动或减速时以旋转方式将耦合所述发电机和所述电动机部件的轴(A)驱动到所述异步发电机的慢速度。
【附图说明】
[0038]通过阅读以下仅作为非限制性示例给出的、参照附图进行的描述，本发明的其他目的、特征和优点将变得显而易见，附图包括:
-图1是示出按照本发明的电力供应系统的架构的框图；
-图2示出启动期间的图1的系统；
-图3示出启动的后一阶段期间的图1的系统；
-图4示出图1的电力供应系统的标称功能期间的有功功率、无功功率和变形功率的流程；
-图5示出异步发电机的励磁期间在图1系统的特性点的电压和电流的波形；以及 -图6示出按照本发明、有源滤波期间在电力供应系统的特性点的电压的波形。
【具体实施方式】
[0039]首先参照图1，其示出用于向负载供应直流电力的系统I的一般架构。
[0040]在所设想的实施例中，这个电力供应系统I要安装在船只上，以构成DC电压源。当然，向任何其他类型的负载供应电力处于本发明的范围之内。
[0041]电力供应系统I基本上包括:三相感应发电机2，由例如柴油发动机或蒸汽涡轮机或燃气涡轮机等的电动机部件3以旋转方式所驱动；以及整流器4，用于将发电机所输送的AC电压转换为DC电压。
[0042]如所示，发电机2和电动机部件3通过公共轴A来连接，该组合构成电动机-交流发电机。
[0043]感应发电机22是鼠笼式异步发电机，并且因此具有机械上简单、可靠并且具有较低成本的结构。
[0044]对于其部件，整流器4包括单向电子组件。这些单向电子组件可具有可控类型。因此，整流器4的整流器元件有利地由二极管或晶闸管组成，与使用基于IG