统还包括操作耦合至逆变器以用于在电网损耗状态期间耗散由感应发电机生成的功率的功率耗散装置。
[0036]工厂包括多个工业负载，所述工业负载需要高功率用于它们的操作。因此，工厂使用独立的发电系统，所述独立的发电系统生成功率用于操作工业负载。在一些工厂中，发电系统不能匹配工业负载的需要。在这样的情况下，工业负载所需要的功率和发电系统的输出之间的差额由来自例如电力网的外部源的功率来满足。在一些情形中，故障可发生在电力网处，由于这个而导致电网供电中断或电网损耗状态可出现，其中电力网不能将任何功率提供给工业负载。为了克服这样的情形，起动例如柴油发电机的备用发电机来将功率提供给工业负载直到电力网开始运行为止。然而，备用发电机在接收到起动命令之后可能会花费高达几分钟来启动它的操作，这可能会不利地影响工厂中的发电系统。因此，描述了改进的发电系统来克服前述的问题。
[0037]图1是根据本发明的实施例的包括发电系统100的工厂10的框图表示。发电系统100包括将第一能量转变成第二能量的原动机110。在一个实施例中，原动机110可包括燃气轮机、蒸汽轮机、燃气轮机和蒸汽轮机的组合、或者风轮机。在另一个实施例中，原动机110可包括基于有机朗肯循环的发电系统(an organic ranking cycle based powergenerat1n system)。在特定的实施例中，基于有机朗肯循环的发电系统可包括生物质发电厂、地热发电厂、太阳能热力发电厂。在一个示例中，燃气轮机使用天然气和大气来生成高温和高压流出，这被用来生成机械输出。类似地，蒸汽轮机使用水而不是天然气和大气来由热生成机械输出。在另一个示例中，风轮机使用风能来生成机械输出。在一个示例中，燃气轮机和蒸汽轮机的组合可包括联合循环发电厂，其中蒸汽轮机包括余热回收蒸汽发生器。在特定的示例中，余热回收蒸汽发生器可基于有机朗肯循环进行操作以便从燃气轮机回收废热或者从工厂回收任何废弃的过程热。原动机110操作耦合至感应发电机120，感应发电机120基于已知的操作原理由机械输出生成电功率。此外，感应发电机120电耦合至工业负载130并且将电功率传输至工业负载130用于它们的操作。
[0038]工厂10还耦合至电力网140，电力网140进一步将功率提供给工业负载130。在工业负载的所需功率高于发电系统100生成的电功率的情况下，工厂10从电力网140接收所需功率和发电系统100生成的电功率之间的功率差额。相反，如果发电系统100生成的电功率高于工业负载130所需的功率，则由发电系统100生成的过剩电功率被传输至电力网 140。
[0039]工厂10还包括备用发电机160。在一个实施例中，备用发电机160可包括柴油发电机。备用发电机160和电力网140可经由开关配电板170操作耦合至工业负载130。在一个实施例中，开关配电板170可包括自动干线故障面板。开关配电板170被用来将工业负载130耦合至或者电力网140或者备用发电机160。
[0040]在正常操作期间，工业负载130操作耦合至感应发电机120和电力网140。感应发电机120和电力网140将感应发电机120生成的电功率和来自电力网140的电功率供给工业负载130。然而，电力网140处故障的发生可导致电网损耗状态。在一个实施例中，电网损耗状态可包括其中电力网140未工作并且不能将功率提供给工业负载130的状态。在这样的电网损耗状态期间，开关配电板170将电力网140与工业负载130断开并且将备用发电机160耦合至工业负载130。此外，在识别出这样的电网损耗状态时，起动备用发电机160 ;然而，备用发电机160需要预定时间来启动它的操作。如本文中所讨论的，术语“起动了的”表示其中备用发电机160接收到命令以起动它的操作的状态。如本文中所讨论的，术语“启动了的”表示其中备用发电机160在接收到前述的命令后可供使用并且准备好支持工业负载130的状态。
[0041]发电系统100还包括经由AC链路150电耦合至感应发电机120的逆变器180和开关190。在一个实施例中，开关190可包括机械开关。开关190被用来连接感应发电机120或者将感应发电机120与工业负载130断开。开关190被用来将感应发电机120与工业负载130断开并且在这样的断开时逆变器180控制感应发电机120的端电压直到备用发电机160的操作被启动为止。在一个实施例中，开关190和开关配电板170可同时改变相应的开关状态或者开关190可在开关配电板170已经将工业负载130耦合至备用发电机160之后改变它的状态。在特定的实施例中，开关190的开关状态可包括第一状态(其中感应发电机120耦合至工业负载130)和第二状态(其中感应发电机120与工业负载130断开)。
[0042]在一个实施例中，逆变器180可包括静止同步补偿器(STATC0M)。逆变器180控制感应发电机120的端电压使得感应发电机120的定子上的同步频率在其中备用发电机160启动它的操作的预定时间期间被维持。此外，在另一个实施例中，逆变器180可电耦合至功率耗散装置200，功率耗散装置200被用来在用于备用发电机160的启动的预定时间期间耗散由感应发电机120生成的电功率。在一个实施例中，逆变器180可电耦合至DC电容器。在示范的实施例中，功率耗散装置200可包括电阻元件或能量存储元件。功率耗散装置200还可包括以并联配置操作耦合至电阻元件或能量存储元件的DC斩波器。因此，发电系统100中逆变器180和功率耗散装置200的使用将穿越能力提供给感应发电机120，这允许感应发电机120在电网损耗状态期间以及在其中备用发电机160启动它的操作的预定时间期间操作。在一个实施例中，逆变器180和功率耗散装置200形成改型单元210，改型单元210可操作耦合至任何先存在的发电系统以在先存在的发电系统中引入电网损耗穿越能力。
[0043]此外，在启动备用发电机160时，逆变器180使感应发电机120的端电压能够与备用发电机160生成的电压同步。一旦端电压与备用发电机160生成的电压同步，开关190就将感应发电机120与工业负载130连接并且感应发电机120将功率传输至这样的工业负载130直到电力网140被恢复为止。此外，在备用发电机160的操作期间，逆变器180在待机模式下操作或者备选地，逆变器180可在发电系统中提供无功功率以提高发电系统100生成的功率的质量。
[0044]然而，在一些情形中，备用发电机160可以在预定时间内不启动它的操作。在这样的情形中，可以以预定方式减慢原动机110以便以预定速率降低感应发电机120的速度直到关闭感应发电机120为止。与电网损耗状态的事件中的常规跳闸关闭程序相比，感应发电机120的这样的关闭程序导致对感应发电机120的最小损害/无损害。此外，与常规跳闸关闭程序相比，以预定速率关闭感应发电机使能使用具有更小的额定功率的功率耗散装置200，这导致功率耗散装置200的成本降低。
[0045]随后，在恢复电力网140时，逆变器180检测到电力网140的恢复并且使感应发电机120与电力网140重新同步。在一个实施例中，重新同步可包括使感应发电机120的频率与电力网140同步并且使逆变器180的电压与电力网140的电压同步。开关配电板170将工业负载130与备用发电机160断开并且将工业负载130耦合至电力网140。电力网140将功率供给电力网140并且停用备用发电机160，导致备用发电机160的关闭。在这样的情形中，逆变器180可以或者为感应发电机120执行无功功率控制或者可以保持空闲而不将任何电流注入发电系统100。在一个实施例中，逆变器180调节感应发电机120的端电压直到电力网140开始支持工业负载130并且从备用发电机160到电力网140的转变完成为止。
[0046]图2是根据本发明的实施例的包括逆变器180和功率耗散装置200的图1的改型单元210的图示。在这个实施例中