用于船的電力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】提出了一種用于船的動力定位的電力系統(tǒng)（3）。本文所公開的電力系統(tǒng)減少了單位燃料消耗量、減少了在內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機中的碳沉積堆積和缸孔磨光的風險，并且針對若干動力定位級別提供了足夠?qū)箶嚯姷谋Ｗo。電力系統(tǒng)（3）包含第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機（G1）、第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機（G2）、電池單元（11）、以及被布置為從電池組（11）向船提供電力的變換器單元（9），其中在電力系統(tǒng)（3）的第一操作狀態(tài)中，只有第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機（G1）被布置為向船輸送電力，并且其中在第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機（G1）遭受故障的第二操作狀態(tài)中，第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機（G2）被配置為向船輸送電力，并且其中變換器單元（9）被布置為在從第一操作狀態(tài)轉(zhuǎn)變到第二操作狀態(tài)期間向船輸送電力。還提出了分段電力系統(tǒng)（2），其是包含若干如上述所限定的電力系統(tǒng)（3）的系統(tǒng)。
【專利說明】用于船的電力系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于船的電力系統(tǒng)，并且特別是涉及針對船的動力定位提供后備的電力系統(tǒng)。此外，本公開涉及分段電力系統(tǒng)，其包含至少兩個此類電力系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]動力定位(DP) —般是借助于船的推進裝置保持船的位置和航向的方法。利用動力定位的船包括半潛式鉆井平臺和鉆井船。
[0003]已經(jīng)為動力定位船只制定了安全相關(guān)的規(guī)則。這些規(guī)則定義了級別DP1、DP2和DP3。用于DP2和DP3船的級別規(guī)則要求在發(fā)生單一故障后必須保持位置。在實踐中，這意味著必須絕不允許出現(xiàn)斷電。為此，DP船通常運行在具有關(guān)斷的母線聯(lián)絡(bustie)的分裂母線配置中。對于半潛式鉆井平臺，這通常意味著二分裂配置，而對于鉆井船，典型的是三分裂配置。對于在大多數(shù)環(huán)境條件下的DP2和DP3操作來說，這些配置足以防止斷電并且符合級別要求。
[0004]鉆井平臺常常在除了由分裂母線配置提供的冗余之外還使用額外的冗余來操作。在DP操作期間，在每個分裂中，一些鉆井平臺操作人員為鉆井平臺提供至少兩個運行的發(fā)電機，以最小化在每個分裂內(nèi)的部分斷電的風險。然而，使用若干運行的發(fā)電機的配置有若干缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明人已經(jīng)意識到，在正常操作中，在每個分裂中具有若干運行的發(fā)電機的配置中，發(fā)電機上的負載通?？赡艿椭?5-20%。
[0006]低負載操作有若干缺點。例如，此類運行具有導致柴油發(fā)電機的柴油引擎的高單位燃料消耗量的低效率。此外，增加了 C02、NOx, SOx和顆粒排放，并且增加了柴油引擎中的碳堆積以及缸孔磨光的風險。
[0007]鑒于上述，本公開的目的是提供用于DP船的電力系統(tǒng)，其具有對抗局部或全部斷電的足夠的魯棒性級別，同時減少碳沉積和缸孔磨光的風險。
[0008]本公開的另一個目的是減少單位燃料消耗量和排放到環(huán)境中的污染物。
[0009]因此，本公開提供了用于船的動力定位的電力系統(tǒng)，所述電力系統(tǒng)包含:第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機、第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機、電池單元、以及被布置為從所述電池組向所述船提供電力的變換器單元，其中在所述電力系統(tǒng)的第一操作狀態(tài)中，只有所述第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機被布置為向所述船輸送電力，并且其中在第二操作狀態(tài)中，所述第一內(nèi)燃機發(fā)電機遭受故障，所述第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機被布置為向所述船輸送電力，并且其中在從所述第一操作狀態(tài)轉(zhuǎn)變到所述第二操作狀態(tài)期間，所述變換器單元被布置為向所述船輸送電力。
[0010]通過提供如下的電力系統(tǒng)增加了運行中的內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機，即所述第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機上的負載，在該電力系統(tǒng)中在正常操作中，至少一個內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機，例如所述第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機是不運行的，因此不向所述船提供電力。例如，在每個母線分裂配置兩個發(fā)電機的情況下，在所述運行中的發(fā)電機，即向所述船輸送電力用于其動力定位的發(fā)電機上的負載是雙倍的。通過增加發(fā)電機上的負載，減少了單位燃料消耗量。此外，所增加的負載減少了碳沉積的堆積和缸孔磨光的風險。
[0011]通過提供如下的電力系統(tǒng)，用于所述電力系統(tǒng)的全部引擎運行時間累積地更慢，在該電力系統(tǒng)中在正常操作中，至少一個內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機是不運行的。
[0012]有利地，更低的燃料消耗量減少了燃料費用和有害物質(zhì)的排放。此外，更慢的運行時間累積和減少的碳沉積的堆積以及減少缸孔磨光的風險可以顯著地延長所述內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機的維護周期。
[0013]第一操作狀態(tài)可以是所述第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機是處于正常操作模式的狀態(tài)。因此，當所述第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)生故障時，所述第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機開始操作，并且因此向所述船輸送電力。在所述第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)生故障和在所述第二操作狀態(tài)中所述第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機投入運行之間的時間中，所述電池單元和變換器單元允許基本上連續(xù)地在母線分裂中輸送電力。因此，在所述第一操作狀態(tài)和所述第二操作狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變中，所述電池單元和所述變換器單元被布置為輸送電力。
[0014]本文中的母線分裂應當被理解為分開的母線或分開的匯流排，即借助于一個或多個母線聯(lián)絡或隔離開關(guān)將母線與其它母線或匯流排斷開連接。
[0015]一個實施例包含母線，其中所述第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機和所述第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機可連接到所述母線，并且其中所述變換器單元可連接到所述母線和所述電池單元。
[0016]一個實施例包含旋轉(zhuǎn)變換器，其中所述變換器單元可經(jīng)由所述旋轉(zhuǎn)變換器連接到所述母線。借助于所述旋轉(zhuǎn)變換器，可以提供所述電力系統(tǒng)的頻率和電壓的無擾維護，直到在所述運行的發(fā)電機，即所述第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機跳閘的情況下所述變換器單元開始輸送電力。尤其是，可通過由所述旋轉(zhuǎn)變換器的旋轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子提供的慣量來實現(xiàn)所述無擾維護。
[0017]在一個實施例中，所述旋轉(zhuǎn)變換器包含經(jīng)由所述旋轉(zhuǎn)變換器的旋轉(zhuǎn)軸電耦合的發(fā)電機和感應電機。有益地，可包含變頻驅(qū)動的所述變換器單元從而能夠控制所述感應電機的旋轉(zhuǎn)速度，并且因此控制經(jīng)由所述發(fā)電機向所述船輸送的電力，并且在例如負載變化的情況下補償所述電力系統(tǒng)中的頻率變化。因此，在任何慣性力減慢所述旋轉(zhuǎn)變換器的共同旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)前，所述變換器單元能夠向所述船輸送電力，因而可向所述船提供連續(xù)和無擾的電力輸送。所述旋轉(zhuǎn)變換器的所述發(fā)電機能夠補償所述電力系統(tǒng)中的電壓變化。因此可以提供對坑部分或全部斷電的足夠的魯棒性。部分斷電可理解為意味著在一個母線或母線分裂中的斷電或電力供應故障，而全部斷電意味著在所有母線或母線分裂中的斷電或電力供應故障。
[0018]在一個實施例中，所述發(fā)電機是MV同步發(fā)電機。MV發(fā)電機，即中壓發(fā)電機可以連接到所述電力系統(tǒng)的母線分裂，所述母線分裂通常是中壓母線，例如llkV。
[0019]在一個實施例中，所述感應電動機是LV感應電機。LV感應電機，即低壓感應電機提供所述變換器單元和所述旋轉(zhuǎn)變換器中的發(fā)電機之間的接口，并且驅(qū)動所述發(fā)電機。因此，LV感應電機可以連接到LV變換器單元。作為示例，LV感應電機可以是額定為690V，然后其可連接到設計為在690V操作的低壓變換器單元。從而，現(xiàn)有的標準組件可用于所述變換器單元和電池單元，在一個實施例中，它們連同所述旋轉(zhuǎn)變換器組成所述電力系統(tǒng)中的電力備用裝置的一部分。
[0020]在一個實施例中，所述感應電機可連接到所述變換器單元，并且其中所述發(fā)電機可連接到所述母線。因此，所述發(fā)電機，即所述發(fā)電機的轉(zhuǎn)子由所述感應電機來驅(qū)動。特別地，所述感應電機和所述發(fā)電機共享用于電力輸送的同一旋轉(zhuǎn)軸。
[0021]所述變換器單元較優(yōu)地包含DC到AC變換器，即逆變器，其用于將由所述電池單元提供的直流轉(zhuǎn)換成用于控制所述感應電機所利用的交流。
[0022]在一個實施例中，當電力系統(tǒng)的頻率低于預定閾值時，所述變換器單元適用于向所述船輸送電力。因此，控制器單元可以提供對例如所述變換器單元的半導體設備的開關(guān)元件進行適當切換，以便即使在所述第一操作狀態(tài)和所述第二操作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)變期間，也保持所述電力系統(tǒng)中的電壓和頻率水平。
[0023]在一個實施例中，所述變換器單元包含用于控制所述感應電機的旋轉(zhuǎn)速度的變頻驅(qū)動。
[0024]有益地，在分段電力系統(tǒng)中可以利用至少兩個如本文所公開的電力系統(tǒng)。為此，所述分段電力系統(tǒng)包含至少兩個電力系統(tǒng)以及至少一個能夠連接所述至少兩個電力系統(tǒng)的母線聯(lián)絡。因此，分段電力系統(tǒng)是用于船動力定位的電力系統(tǒng)，包含若干組的第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機和第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機以及對應的若干組的電池單元和變換器單元。在DP操作中，所述母線聯(lián)絡通常是斷開的，以試圖限制故障傳播到一個母線分裂。此種配置減少了全部斷電的風險，并且一般用于半潛式鉆井平臺和鉆井船。
[0025]較優(yōu)地，船舶可包含此類分段電力系統(tǒng)。
[0026]一般來說，在權(quán)利要求中所使用的所有術(shù)語是根據(jù)其在【技術(shù)領(lǐng)域】中的普遍含義來解讀，除非在本文中以其它方式明確限定?！耙粋€/ 一種/所述元素、裝置、組件、構(gòu)件、步驟等”的所有引用應當被公開地解讀為指所述元素、裝置、組件、構(gòu)件、步驟等中的至少一個實例，除非以其它方式明確地闡明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]將通過示例參照附圖來描述本發(fā)明的概念，其中:
[0028]圖1是在水體中執(zhí)行動力定位的船的頂視圖。
[0029]圖2是包含兩個電力系統(tǒng)的分段電力系統(tǒng)的示意單線圖。
[0030]圖3是用于圖2中的電力系統(tǒng)中的每一個電力系統(tǒng)的備用系統(tǒng)的示意單線圖。
【具體實施方式】
[0031]現(xiàn)在，在下文中將參照附圖更充分地描述本發(fā)明的概念，其中示出了某些實施例。然而，需要注意的是，本文所公開的船和電力系統(tǒng)可以以許多不同的形式來體現(xiàn)，并且不應當被理解為限制于下文中所闡述的實施例；相反，這些實施例是作為示例來提供的，使得本公開將是徹底的和完全的，并且將本發(fā)明的范圍完全傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在說明書中，相同的附圖標記指相同的元件。
[0032]參照圖1，示出了船舶1，在下文中被稱為船。在水體W中的船I是從上面來示出的，其中由于包括波浪運動M、潮流和風的環(huán)境因素，所述船I遭受力Fl。
[0033]船I例如可以是利用用于控制其位置和航向的動力定位的鉆井船或半潛式鉆井平臺或任何其它類型的船。
[0034]示例性船I包含分段電力系統(tǒng)2以及與分段電力系統(tǒng)2有效連接的推進器5a、推進器5b和推進器7。船I還具有用于控制推進器的傳感器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，使得盡管力Fl作用在船I上，但是船還保持其位置和航向。在本文中將不會更詳細地描述傳感器系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，因為對于動力定位的目的而言，此類系統(tǒng)是已知的。
[0035]還應當注意的是，船I僅是適合于與分段電力系統(tǒng)2結(jié)合使用的船的示例，其將在本文中更詳細地進行描述。因此，一般來說，與圖1的示例中所示出的圖示相比，裝有分段電力系統(tǒng)2的船可具有不同的推進器或推進設備配置。此外，需要注意的是，分段電力系統(tǒng)I的放置是示意性的。因此，在分布式分段電力系統(tǒng)的情況下，分段電力系統(tǒng)I可處于另一個位置或多個位置。
[0036]返回圖1，船I具有布置在船I的船頭的在相對于船I的縱向延伸的橫向方向中的船首推進器7，以及兩個方位推進器5a和5b。方位推進器5a和方位推進器5b圍繞各自基本上垂直的軸線旋轉(zhuǎn)，以用于船I的定位控制。因此，當傳感器系統(tǒng)感測到應用于船I的力Fl時，控制系統(tǒng)向推進器5a、推進器5b和推進器7提供控制信號，以用于產(chǎn)生提供相對于力Fl的反力F2和F3的推力。為此，分段電力系統(tǒng)2被布置為向推進器5a、推進器5b和推進器7提供電力。特別地，分段電力系統(tǒng)2是如將在下文中解釋的那樣布置，使得即使在分段電力系統(tǒng)2中出現(xiàn)發(fā)電機故障，其也以船能夠保持位置的方式向船I的推進器5a、推進器5b和推進器7中的一些或全部推進器提供電力。
[0037]有利地，與現(xiàn)有后備電力解決方案相比，本文所提出的分段電力系統(tǒng)2提供了用于向船I供應電力同時減少單位燃料消耗量和碳沉積堆積的安全手段。
[0038]在下文中將更詳細地描述電力系統(tǒng)和分段電力系統(tǒng)的示例。
[0039]圖2示出了包含若干電力系統(tǒng)3的分段電力系統(tǒng)2的示例的單線圖。優(yōu)選地，分段電力系統(tǒng)2是三相電力系統(tǒng)，但是應當理解，具有較少或更多相的變化也是可能的。
[0040]每個電力系統(tǒng)3包含第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機Gl和第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機G2，諸如柴油發(fā)電機。在其它示例中，內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機Gl和G2可以是燃氣輪機或其它內(nèi)燃機。
[0041]第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機Gl和第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機G2中的每一個都包含內(nèi)燃機驅(qū)動引擎和具有借助于內(nèi)燃機驅(qū)動引擎驅(qū)動的轉(zhuǎn)子的發(fā)電機，從而產(chǎn)生電流。
[0042]每個電力系統(tǒng)3還包含電力后備裝置10，其包含變換器單元9和電池單元11。變換器單元9被布置為出于動力定位目的而將由電池單元提供的DC電源變換成用于向船1，并且特別是向其推進器供應電力的AC電源。
[0043]每個電力系統(tǒng)3包含母線13，第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機Gl和第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機G2以及電力后備裝置10經(jīng)由斷路器D連接到母線13，以用于有選擇地控制連接到母線13的第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機Gl、第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機G2以及電力后備裝置10中的那些單元。在一個實施例中，母線13可以是IlkV母線。
[0044]此外，在第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機G1、第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機G2以及電力后備裝置10中的任何一個遭受故障并且需要跳閘的情況下，斷路器D可用于使它們中的任何一個斷開連接。
[0045]在電力系統(tǒng)3的第一操作狀態(tài)中，第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機Gl連接到母線13，從而能夠向船I及其推進器輸送電力。電力后備裝置10通常還連接到母線13，借以變換器單元9能夠向船I輸送電力。特別地，控制單元(未示出)被布置為控制變換器單元9，即控制變換器單元9的開關(guān)元件的切換，使得在第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機出現(xiàn)故障的情況下，能夠向船提供合適的電力補償。
[0046]在第二操作狀態(tài)中，第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機Gl跳閘，即斷路器將第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機Gl與母線13斷開連接，第二操作狀態(tài)為其中第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機Gl遭受故障的狀態(tài)。隨后，使作用為備用發(fā)電機的功能的第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機G2進入運行模式，以便能夠向船I輸送電力。在第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機Gl發(fā)生故障和第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機處于運行模式能夠產(chǎn)生電力之間的時間中，電力后備裝置10經(jīng)由電池單元11和變換器單元9向船I提供電力。從而，在發(fā)電機故障期間，也能保持電力系統(tǒng)3中的電壓電平和頻率水平。
[0047]圖3示出組成諸如電力系統(tǒng)3的電力系統(tǒng)的一部分的電力后備裝置10-1的示例。后備裝置10-1包含電池單元11、可連接到電池單元11的變換器單元9、以及可連接到變換器單元9的旋轉(zhuǎn)變換器12。在一個實施例中，旋轉(zhuǎn)變換器12是690V =IlkV旋轉(zhuǎn)變換器。
[0048]旋轉(zhuǎn)變換器12包含電動機15和發(fā)電機17。旋轉(zhuǎn)變換器12具有旋轉(zhuǎn)軸15_1，即轉(zhuǎn)子。優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)軸15-1是發(fā)電機17和電動機15的共同軸。因此，當電動機15經(jīng)由變換器單元9驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸15-1旋轉(zhuǎn)時，旋轉(zhuǎn)軸15-1感應到發(fā)電機17的定子中的電流。從而，發(fā)電機17向船I及其推進器輸送電力。
[0049]在一個實施例中，發(fā)電機17是同步發(fā)電機。特別地，發(fā)電機可以是可連接到母線13和電動機15的MV同步發(fā)電機。在一個實施例中，電動機是感應電動機。在一個實施例中，電動機15是LV感應電動機。MV同步發(fā)電機例如可以適用于輸送llkV，并且LV感應電機可以具有用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)軸15-1的690V輸入端子。
[0050]電力后備裝置10-1還可包含連接到旋轉(zhuǎn)變換器12的諸如自動電壓調(diào)節(jié)器的電壓調(diào)節(jié)器19。從而，即使當?shù)谝粌?nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機發(fā)生故障時或在負載變化期間，旋轉(zhuǎn)變換器12也能夠使交替母線電壓保持在恒定的幅度水平。
[0051]在電力系統(tǒng)13的正常運行中，電池單元11經(jīng)由母線13、旋轉(zhuǎn)變換器12和變換器單元9進行充電。替代地，電池單元11可經(jīng)由其它裝置進行充電。此外，在正常操作中，電力后備裝置10-1連接到母線13，其中發(fā)電機17與第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機Gl共享無功負載。因此，發(fā)電機17有助于防止由于電壓控制問題而出現(xiàn)的跳閘。
[0052]變換器單元11可包含具有直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)的變頻驅(qū)動，以便控制轉(zhuǎn)矩，并且從而控制電動機15的旋轉(zhuǎn)速度。
[0053]在出現(xiàn)導致使電力系統(tǒng)處于其第二操作狀態(tài)的情況下，例如如果第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機Gl跳閘，旋轉(zhuǎn)變換器12無擾地保持電力系統(tǒng)的電壓和頻率，直到變換器單元9開始輸送電力，其中旋轉(zhuǎn)變換器向船I既提供有功功率又提供無功功率。
[0054]在變換器單元9包含變頻驅(qū)動的一個實施例中，頻率控制是通過將速度基準設置為在下垂模式(droop mode)中通?？赡艹霈F(xiàn)的最低轉(zhuǎn)速(rpm)值來實現(xiàn)的,該最低轉(zhuǎn)速值通常為96%，在60Hz的電力系統(tǒng)中為57.6Hz。然后，頻率一降到該值以下，或者由于發(fā)電機跳閘或重負載瞬變現(xiàn)象，變換器單元9就將開始輸送電力。需要注意的是，本文所提出的電力系統(tǒng)還可與除60Hz以外的其它頻率一起使用。
[0055]對于若干母線可以并行運行的電力系統(tǒng)配置，例如二分裂母線模式中的半潛式鉆井平臺，可以設想在一些實施例中頻率下垂可應用于允許每個母線或母線分裂的變換器單元并行運行的速度基準。頻率下垂意味著用于旋轉(zhuǎn)變換器12的速度設置點隨著旋轉(zhuǎn)變換器上的負載，通常是有功負載的增加而減少。頻率下垂可用于獲得在并行運行的發(fā)電機之間共享的負載，而無需發(fā)電機的共速控制。其中發(fā)電機的負載和速度設置點之間的關(guān)系是預定的，并且在正常操作中不變化的電力系統(tǒng)被稱為固定下垂電力系統(tǒng)。
[0056]在固定下垂電力系統(tǒng)中，可通過仔細選擇變換器單元的下垂曲線來獲得附加容量。例如，在一個實施例中，變換器單元可以被設計為當發(fā)電機上的負載在60%和80%之間時輸送其電力，從而獲得尖峰負載削峰的形式并且有助于在內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機上保持充足的功率儲備。
[0057]在一個實施例中，在變頻驅(qū)動上的電動機旋轉(zhuǎn)和制動轉(zhuǎn)矩限制可由可在重寫的PLC中運行的電池管理應用來進行控制。PLC應用還可包括用于啟動使用電池電源的旋轉(zhuǎn)變換器并使其與電力系統(tǒng)同步的功能。在沒有由內(nèi)燃機施加的約束的情況下，可更自由地選擇旋轉(zhuǎn)變換器的額定速度，以便優(yōu)化其成本、重量和轉(zhuǎn)動慣量(頻率動態(tài))。它的低工作周期還將意味著尺寸可以更小，導致進一步減少尺寸和重量。
[0058]在一個替代實施例中，電力系統(tǒng)具有電力后備裝置，其包含電池單元、可連接到電池單元的變換器單元、以及可連接到母線的變壓器(未示出)。在此實施例中，變換器單元可連接到變壓器繞組的一側(cè)，并且母線可連接到變壓器繞組的另一側(cè)。變壓器例如可以是690V:llkV變壓器。從而，低壓變換器單元可連接到中壓母線。
[0059]在此實施例中，變換器單元設有控制器，該控制器其在第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機突然發(fā)生故障的情況下確保保持母線的電壓和頻率?？刂破鬟€被布置為在第一操作狀態(tài)、第二操作狀態(tài)以及在第一操作狀態(tài)和第二操作狀態(tài)的轉(zhuǎn)變期間確保正確控制由變換器單元輸送的有功功率和無功功率。
[0060]在一個實施例中，電池單元9的容量例如可以在25_75kWh的范圍中進行選擇。由于啟動備用內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機所需的時間較短，因此可以使用相對低容量的電池單元。因此，與低占空比和高電壓組合所需的較低能量容量可允許用合理大小的電池來滿足峰值功率。
[0061]已經(jīng)主要參照以上數(shù)個實施例描述了本發(fā)明的概念。然而，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員可容易地理解，在如由所附專利權(quán)利要求所限定的本發(fā)明概念的范圍內(nèi)，除了以上所公開的實施例以外，其它實施例同樣是可能的。
【權(quán)利要求】
1.一種用于船(I)動力定位的電力系統(tǒng)(3),所述電力系統(tǒng)(3)包含: 第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機(G1)， 第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機(G2 )， 電池單元(11)，以及 變換器單元(9 )，其被布置為從所述電池單元(11)向所述船(I)提供電力， 其中在所述電力系統(tǒng)的第一操作狀態(tài)中，只有所述第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機(Gl)被布置為向所述船(I)輸送電力，并且其中在所述第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機(Gl)遭受故障的第二操作狀態(tài)中，所述第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機(G2)被布置為向所述船(I)輸送電力，并且其中所述變換器單元(9)被布置為在從所述第一操作狀態(tài)轉(zhuǎn)變到所述第二操作狀態(tài)期間向所述船(O輸送電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力系統(tǒng)(3)，其中所述第一操作狀態(tài)是所述第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機(Gl)處于正常操作模式的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電力系統(tǒng)(3)，包含母線(13)，其中所述第一內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機(Gl)和所述第二內(nèi)燃機驅(qū)動發(fā)電機(G2)可連接到所述母線(13)，并且其中所述變換器單元(9 )可連接到所述母線(13 )和所述電池單元(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電力系統(tǒng)(3)，包含旋轉(zhuǎn)變換器(10)，其中所述變換器單元(9 )經(jīng)由所述旋轉(zhuǎn)變換器(10 )可連接到所述母線(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電力系統(tǒng)(3)，其中所述旋轉(zhuǎn)變換器(10)包含經(jīng)由所述旋轉(zhuǎn)變換器(10)的旋轉(zhuǎn)軸(15-1)電耦合的發(fā)電機(17)和感應電機(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電力系統(tǒng)(3)，其中所述發(fā)電機(17)是MV同步發(fā)電機。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的電力系統(tǒng)(3)，其中所述感應電機(15)是LV感應電機。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7中的任何一項所述的電力系統(tǒng)(3)，其中所述感應電機(15)可連接到所述變換器單元(9)，并且其中所述發(fā)電機(17)可連接到所述母線(13)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項所述的電力系統(tǒng)(3)，其中所述變換器單元(9)被適配為當電力系統(tǒng)的頻率低于預定閾值時向所述船(I)輸送電力。
10.根據(jù)權(quán)利要求5至9中的任何一項所述的電力系統(tǒng)(3)，其中所述變換器單元(9)包含用于控制所述感應電動機(15)的旋轉(zhuǎn)速度的變頻驅(qū)動。
11.一種分段電力系統(tǒng)(2)，包含至少兩個如權(quán)利要求1至10中的任何一項所要求的電力系統(tǒng)(3)、以及至少一個母線聯(lián)絡(D)，其中所述至少兩個電力系統(tǒng)(3)借助于所述至少一個母線聯(lián)絡(D)可進行連接。
12.—種船(I )，包含根據(jù)權(quán)利要求11所述的分段電力系統(tǒng)(2)。
【文檔編號】B63H23/24GK103687787SQ201180072366
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月18日
【發(fā)明者】L·肯尼迪 申請人:Abb股份有限公司