RU2713481C1 - Резервная сеть энергоснабжения и судно с резервной сетью энергоснабжения в качестве бортовой сети - Google Patents

Резервная сеть энергоснабжения и судно с резервной сетью энергоснабжения в качестве бортовой сети Download PDF

Info

Publication number
RU2713481C1
RU2713481C1 RU2019123830A RU2019123830A RU2713481C1 RU 2713481 C1 RU2713481 C1 RU 2713481C1 RU 2019123830 A RU2019123830 A RU 2019123830A RU 2019123830 A RU2019123830 A RU 2019123830A RU 2713481 C1 RU2713481 C1 RU 2713481C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
network
power supply
voltage
switch
energy
Prior art date
Application number
RU2019123830A
Other languages
English (en)
Inventor
Кристиан ГРИЧ
Original Assignee
Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Сименс Акциенгезелльшафт filed Critical Сименс Акциенгезелльшафт
Application granted granted Critical
Publication of RU2713481C1 publication Critical patent/RU2713481C1/ru

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1415—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with a generator driven by a prime mover other than the motor of a vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/102—Parallel operation of dc sources being switching converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/12—Parallel operation of dc generators with converters, e.g. with mercury-arc rectifier
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J2003/001—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam
    • B63J2003/002—Driving of auxiliaries characterised by type of power supply, or power transmission, e.g. by using electric power or steam by using electric power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63J—AUXILIARIES ON VESSELS
    • B63J3/00—Driving of auxiliaries
    • B63J3/04—Driving of auxiliaries from power plant other than propulsion power plant
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/42—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for ships or vessels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники. Предложена резервная сеть энергоснабжения, содержащая первый преобразователь (11) тока питания с первым промежуточным контуром (12) постоянного напряжения и второй преобразователь (21) тока питания с вторым промежуточным контуром (22) постоянного напряжения, а также первый источник (13) энергии и второй источник (23) энергии, сеть (2) переменного напряжения и присоединительный элемент (4) для внешней сети (5), причем первый и второй преобразователи (11, 21) тока питания со стороны переменного напряжения соединены с сетью (2) переменного напряжения, причем первый источник (13) энергии соединен с первым промежуточным контуром (12) постоянного напряжения, а второй источник (23) энергии соединен с вторым промежуточным контуром (22) постоянного напряжения. Для достижения технического результата, заключающегося в улучшения резервной сети энергоснабжения в отношении подачи энергии через внешнюю сеть, предлагается размещать между первым преобразователем (11) тока питания и сетью (2) переменного напряжения первый сетевой выключатель (14), причем первый промежуточный контур (12) постоянного напряжения и второй промежуточный контур (22) постоянного напряжения соединяются друг с другом посредством переключателя (3) промежуточного контура, причем между первым преобразователем (11) тока питания и первым сетевым выключателем (14) расположено соединение (6) с присоединительным элементом (4) для внешней сети (5). 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение касается резервной сети энергоснабжения, содержащей первый преобразователь тока питания с первым промежуточным контуром постоянного напряжения и второй преобразователь тока питания с вторым промежуточным контуром постоянного напряжения, а также первый источник энергии и второй источник энергии, сеть переменного напряжения и присоединительный элемент для внешней сети, причем указанные первый и второй преобразователи тока питания со стороны переменного напряжения соединены с сетью переменного напряжения, причем первый источник энергии соединен с первым промежуточным контуром постоянного напряжения, а второй источник энергии соединен с вторым промежуточным контуром постоянного напряжения. Изобретение касается также судна с бортовой сетью, причем эта бортовая сеть выполнена как резервная сеть энергоснабжения. Далее, изобретение касается способа соединения такого рода резервной сети энергоснабжения с внешней сетью.
Сети энергоснабжения служат для обеспечения энергией потребителей электроэнергии. Для важных потребителей такая сеть энергоснабжения часто рассчитывается с резервированием. Это означает, что даже при выходе из строя одного или нескольких компонентов сеть энергоснабжения еще может надежно предоставлять в распоряжение электроэнергию. Это важно, например, для потребителей электроэнергии на транспортных средствах, в частности, для водных транспортных средств, таких как суда. Там, в частности, во время плавания судна необходимо, чтобы критические потребители электроэнергии питались от резервной сети энергоснабжения.
Эти потребители снабжаются электроэнергией от сети переменного напряжения. Такая резервная сеть энергоснабжения запитывается от двух источников энергии. Под этими источниками энергии могут пониматься чистые генераторы энергии, например, генераторы, которые приводятся от двигателя внутреннего сгорания, или аккумуляторы энергии, например, аккумуляторные батареи. Такие аккумуляторы энергии могут не только предоставлять электроэнергию, но также и принимать энергию, и накапливать ее. На судне можно также использовать валогенераторы в качестве источников энергии. При этом механическая энергия отбирается с ведущего вала, гребного вала судна посредством генератора и подается в сеть энергоснабжения. Этот источник энергии зачастую содержит преобразователь тока для того, чтобы источник энергии мог подключаться к промежуточному контуру постоянного напряжения преобразователя тока питания.
Указанный преобразователь тока питания расположен между источником энергии и сетью переменного напряжения. С его помощью можно управлять обменом мощностью между источником энергии и сетью переменного напряжения или регулировать его. Такие преобразователи соответствуют требованиям по сетевым помехам в сети переменного напряжения и в состоянии формировать сеть переменного напряжения по напряжению и частоте.
Помимо этого, может быть необходимым соединение сети переменного напряжения с внешней сетью, а не с источниками энергии, и получение электроэнергии от нее. Это может стать необходимым, например, в целях технического обслуживания. В транспортных средствах это может быть необходимым тогда, когда эти транспортные средства стоят в парке, где эксплуатация дизельного двигателя не разрешена. То же относится и к судам, на которых эксплуатация дизельного двигателя для защиты окружающей среды запрещена в определенных областях, и в таком случае сеть переменного напряжения должна снабжаться электроэнергией от внешней сети, известной также как электропитание с берега, береговое соединение или береговая электрическая сеть. Для этого предусмотрен еще один преобразователь тока, который управляет обменом мощностью между внешней сетью и сетью переменного напряжения или регулирует его.
В основе изобретения лежит задача усовершенствования резервной сети энергоснабжения в отношении подачи энергии от внешней сети.
Эта задача решается посредством резервной сети энергоснабжения, содержащей первый преобразователь тока питания с первым промежуточным контуром постоянного напряжения и второй преобразователь тока питания с вторым промежуточным контуром постоянного напряжения, а также первый источник энергии и второй источник энергии, сеть переменного напряжения и присоединительный элемент для внешней сети, причем первый и второй преобразователи тока питания со стороны переменного напряжения соединены с сетью переменного напряжения, причем первый источник энергии соединен с первым промежуточным контуром постоянного напряжения, а второй источник энергии соединен с вторым промежуточным контуром постоянного напряжения, причем между первым преобразователем тока питания и сетью переменного напряжения расположен первый сетевой выключатель, причем первый промежуточный контур постоянного напряжения и второй промежуточный контур постоянного напряжения могут соединяться друг с другом посредством переключателя промежуточного контура, причем между первым преобразователем тока питания и первым сетевым выключателем установлено соединение с присоединительным элементом для внешней сети. Далее, поставленная задача решается посредством водного транспортного средства с бортовой сетью, причем эта бортовая сеть выполнена в виде резервной сети энергоснабжения. Кроме того, указанная задача решается посредством способа соединения такого рода резервной сети энергоснабжения с внешней сетью, причем переключатель промежуточного контура замыкается, а первый сетевой выключатель размыкается, причем после размыкания первого сетевого выключателя внешняя сеть соединяется электропроводящим образом с первым преобразователем тока питания.
Другие предпочтительные варианты выполнения данного изобретения охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.
В основе данного изобретения лежит знание о том, что за счет использования первого преобразователя тока питания для соединения с внешней сетью простым образом, без дополнительного преобразователь тока гарантируется энергоснабжение от внешней сети. Для этого нужно лишь, чтобы между сетью переменного напряжения и первым преобразователем тока питания имелся выключатель, который отсоединяет первый преобразователь тока питания от сети переменного напряжения. Для того, чтобы этот выключатель можно было отличить от других выключателей, его называют сетевым выключателем. Посредством соединения с присоединительным элементом для внешней сети после размыкания первого сетевого выключателя может быть создано электропроводящее соединение между первым преобразователем тока питания и внешней сетью. Это может быть реализовано, например, за счет того, что внешняя сеть, например, через кабель и относящийся к нему штекерный разъем соединяется с присоединительным элементом. Точно так же можно создавать это соединение сети с присоединительным элементом даже уже перед размыканием первого сетевого выключателя, а после размыкания первого сетевого выключателя замыкать выключатель, находящийся в соединении с присоединительным элементом и тем самым создавать электропроводящее соединение. Для того, чтобы мог осуществляться обмен мощностью между внешней сетью и сетью переменного напряжения, промежуточные контуры постоянного напряжения первого и второго преобразователей тока питания должны быть соединены друг с другом. Это может быть предпочтительным образом реализовано с выключателем. Для того, чтобы его можно было отличить от других выключателей, его называют переключателем промежуточного контура.
Сеть переменного напряжения может быть однофазной или многофазной сетью. В частности, трехфазная сеть тока оказалась целесообразной для обеспечения потребителей электроэнергии и прижилась на рынке.
В качестве особого преимущества можно назвать то, что этот процесс подключения внешней сети происходит непрерывно, т.е. эта бортовая сеть снабжает энергией непрерывно. При этом при питании от внешней сети могут также непрерывно эксплуатироваться и источники энергии, как в качестве двигателей, так и в качестве генераторов.
Синхронизация напряжения и частоты первого преобразователя тока питания с напряжением и частотой внешней сети может происходить как перед созданием электрического соединения с внешней сетью, так и после создания электрического соединения. Если синхронизация происходит после создания электрического соединения с внешней сетью, то первый преобразователь тока питания при соединении с внешней сетью будет заперт, чтобы избежать нежелательных неустановившихся процессов между компонентами резервной сети энергоснабжения и внешней сетью.
Использование первого преобразователя тока питания для подачи энергии через внешнюю сеть может называться также перегруппировкой. То есть, путем перегруппировки преобразователей тока с соединением промежуточных контуров имеющиеся преобразователи тока питания могут изменять свою функцию на функцию полупроводниковых преобразователей для соединения сетей и тем самым дают возможность снабжения от внешней сети, в частности, от берегового соединения, без дополнительных аппаратных средств преобразователя энергии. Для этого необходимо лишь одно переключаемое соединение между промежуточными контурами постоянного напряжения этих преобразователей тока питания и один выключатель для отсоединения первого преобразователя тока питания от сети переменного напряжения.
Из–за этой перегруппировки, правда, теряется резервирование в энергоснабжении, что касается преобразователей тока, но, с другой стороны, за счет внешней сети уже задается высокая надежность в энергоснабжении.
Особенно предпочтительно использование резервной сети энергоснабжения на водном транспортном средстве, как, например, на судне. Поскольку судно из соображений резервирования большей частью конструируется двухканальным, чтобы обеспечить надежное энергоснабжение, то для этого зачастую имеются преобразователь частоты левого борта и преобразователь частоты правого борта. Такая двухканальность гарантирует надежное энергоснабжение во время плавания судна, т.е. во время эксплуатации судна. Однако, в порту эта двухканальность не является обязательно необходимой. То есть, в порту можно отказаться от резервной подачи энергии в сеть переменного напряжения. Резервирование в отношении источников еще сохраняется. Таким образом, резервная сеть энергоснабжения особенно пригодна для судна, поскольку она в процессе эксплуатации, например, в море обеспечивает резервирование и одновременно за счет использования преобразователей тока питания делает возможной подачу энергии от внешней сети без дополнительных преобразователей тока, и при этом можно отказаться от резервирования там, где оно не является необходимым. Другими словами, за счет потери резервирования в подаче энергии полученная степень свободы используется для перегруппировки преобразователей тока, причем первый промежуточный контур постоянного напряжения и второй промежуточный контур постоянного напряжения соединяются друг с другом посредством переключателя напряжения промежуточного контура. Этот переключатель напряжения промежуточного контура может быть выполнен, например, как контактор или разъединитель. По этой причине такая резервная сеть энергоснабжения в особой степени пригодна для создания бортовой сети судна.
Получающаяся небольшой при энергоснабжении через внешнюю сеть мощность, поставляемая в сеть переменного напряжения, т.к. только один преобразователь тока питания подает энергию в сеть переменного напряжения, большого значения не имеет, поскольку в порту потребляемая мощность в бортовой сети снижена.
Благодаря перегруппировке преобразователей тока питания могут также использоваться имеющиеся сетевые фильтры этих преобразователей тока.
От дополнительных сетевых фильтров, которые были бы необходимы, например, при использовании дополнительных преобразователей тока, можно отказаться и тем самым сократить расходы, вес и конструктивное пространство сети энергоснабжения.
Кроме того, такое резервное энергоснабжение может найти применение предпочтительным образом при автономных электросетях. В принципе, при наличии двух преобразователей тока питания путем перегруппировки можно осуществить соединение сетей. Таким образом, можно, например, автономные электросети, если они обладают избытком энергии, соединить с объединенной энергосетью как с внешней сетью. Благодаря этому избытку энергии резервирование в производстве энергии больше не является обязательно необходимым. Точно так же, при обнаруженном исчерпании источника энергии или источников энергии, путем подсоединения к внешней сети можно обеспечить надежное энергоснабжение.
В одном предпочтительном варианте выполнения данного изобретения первый источник энергии и второй источник энергии выполнены в виде валогенератора. При создании бортовой сети как резервной сети энергоснабжения судна среди прочего получаются следующие предпочтительные возможности применения.
Согласно первому сценарию, судно приходит в порт и пристает к берегу, при этом главные приводы валогенератора еще включены. Сначала первый преобразователь тока питания отсоединяется от бортовой электросети, от сети переменного напряжения. Второй преобразователь тока питания непрерывно снабжает эту сеть переменного напряжения от второго источника энергии, от валогенераторов. Затем в любой последовательности замыкается переключатель промежуточного контура, первый преобразователь тока питания синхронизируется с береговой электрической сетью как внешней, и создается соединение с береговой электрической сетью. Это может происходить путем создания соединения, например, за счет вставления кабеля или замыкания соединительного переключателя. При этом валогенераторы могут оставаться в режиме эксплуатации и после соединения с внешней сетью, например, чтобы поддержать позиционирование судна.
Согласно второму сценарию, возможно следующее применение. Перед приходом в порт главный привод, который зачастую содержит не слишком экологичный двигатель внутреннего сгорания, отключается, и включаются меньшие, более чистые дизельные двигатели. Теперь для привода судна валогенератор использует двигатель. Тем самым, источник энергии временно представляет собой потребитель энергии, в валогенератор становится приводом. Поток мощности теперь идет от сети переменного напряжения к валогенератору, который теперь эксплуатируется с приводом от двигателя. Когда судно достигло места стоянки, работающие с приводом от двигателя валогенераторы могут отключаться, и один из первых преобразователей тока питания отсоединяется от бортовой сети, и происходит создание соединения с береговой электрической сетью, как описано для первого сценария. Предпочтительно здесь можно также оставить валогенераторы в режиме эксплуатации, чтобы тем самым поддерживать позиционирование судна. Тем самым может достигаться особенно экологически чистая эксплуатация вблизи порта. Кроме того, благодаря такой резервной сети энергоснабжения можно также простым образом соблюдать строгие технические нормативы выбросов именно в пределах территориальных вод или вблизи порта.
В другом предпочтительном варианте выполнения данного изобретения первый источник энергии и/или второй источник энергии выполнены как аккумулятор энергии, в частности, как аккумуляторная батарея. Как описывалось выше, первый преобразователь тока питания снова отсоединяется от бортовой сети, соответственно, вообще от сети переменного напряжения. Этот первый преобразователь тока питания соединяется со стороны переменного напряжения через подсоединение к присоединительному элементу для внешней сети с внешней сетью, например, с береговой электрической сетью. Первый преобразователь тока питания – аналогично описанному способу – синхронизируется с береговой электрической сетью, соответственно, с внешней сетью. Теперь посредством береговой электрической сети не только может заряжаться аккумуляторная батарея, но одновременно также с помощью остающегося в бортовой сети второго преобразователя тока питания может вырабатываться и поддерживаться напряжение для сети переменного напряжения. Особенно пригоден для этого вариант выполнения для судна, которое эксплуатируется от электропривода. Под аккумуляторами энергии могут пониматься аккумуляторы, которые предназначены исключительно или частично для снабжения электрических приводных двигателей.
В другом предпочтительном варианте выполнения данного изобретения указанное соединение с присоединительным элементом внешней сети содержит соединительный переключатель. Этот соединительный переключатель, как описано выше, не является обязательно необходимым. Однако, с помощью этого соединительного переключателя подключение внешней сети может управляться системой регулирования.
Таким образом, такое подключение может происходить в зависимости от синхронизации преобразователя тока питания с внешней сетью. Через эхоконтакты выключателя система регулирования получает информацию о том, соединена ли внешняя сеть с первым преобразователем тока питания или нет. Тем самым, способ подключения внешней сети может быть простым образом автоматизирован, например, за счет системы регулирования преобразователя тока питания или обоих преобразователей тока питания.
В дальнейшем изобретение рассматривается подробнее на примерах осуществления, показанных на чертежах. На них показано следующее.
Фиг. 1 известная сеть энергоснабжения,
Фиг. 2 пример осуществления резервной сети энергоснабжения с присоединительным элементом для внешней сети,
Фиг. 3 – Фиг. 5 варианты выполнения источника энергии, и
Фиг. 6 судно с резервной сетью энергоснабжения и с присоединительным элементом для внешней сети.
На Фиг. 1 показана известная сеть энергоснабжения, у которой сеть 2 переменного напряжения для снабжения не представленных потребителей электроэнергии снабжается электроэнергией из первого источника 13 энергии и второго источника 23 энергии. Это энергоснабжение в этом примере происходит через две ветви, каждая из которых содержит преобразователь 11, 12 тока питания, промежуточный контур 12, 22 постоянного напряжения и источник 13, 23 энергии. Эти источники 13, 23 энергии подключены к первому и, соответственно, к второму промежуточному контуру 12, 22 постоянного напряжения соответствующего преобразователя 11, 12 тока питания. Соответствующие источники 13, 23 энергии помимо электрической машины 132, 232 содержат исполнительный механизм 131, 231. Этот исполнительный механизм 131, 231 в состоянии преобразовывать предоставляемое электрической машиной переменное напряжение в постоянное напряжение, чтобы источник 13, 23 энергии мог соединяться с соответствующим промежуточным контуром 12, 22 постоянного напряжения. Образование этой сети переменного напряжения может быть предпринято с помощью одного или нескольких преобразователей 11, 21 тока питания. В этом примере представлены первый преобразователь 11 тока питания и второй преобразователь 21 тока питания, которые могут управлять обменом мощностью между подключенным к ним источником 13, 23 энергии и сетью 2 переменного напряжения или регулировать его. Выполнение двух ветвей создает резервирование, которое даже при выходе из строя одного компонента одной ветви позволяет надежно обеспечивать энергией сеть 2 переменного напряжения от другой ветви.
Помимо энергоснабжения от двух источников 13, 23 энергии сеть 2 переменного напряжения может также дополнительно или альтернативно запитываться еще и от дизельного генератора 30.
Если хотят соединить такую сеть энергоснабжения с не показанной здесь внешней сетью 5, то в одном из промежуточных контуров 12, 22 постоянного напряжения устанавливается дополнительный, не показанный здесь преобразователь тока, который соединяет внешнюю сеть 5 с промежуточным контуром 12, 22 постоянного напряжения. Чтобы сэкономить на преобразователе тока, внешняя сеть 5 может также между исполнительным механизмом 131, 231 и электрической машиной 132, 232 соединяться с сетью энергоснабжения. Тогда исполнительный механизм 131 или, соответственно, 231 может взять на себя задачу соединения внешней сети 5 с промежуточным контуром 12, 22 постоянного напряжения и через него подавать энергию в сеть 2 переменного напряжения. Электрическая машина 132, 232 этой ветви должна быть в таком случае, например, с помощью выключателя отсоединена от сети энергоснабжения.
На Фиг. 2 показана резервная сеть 1 энергоснабжения с присоединительным элементом 4 для внешней сети 5. Во избежание повторений предлагается отсылка к описанию Фиг. 1, а также к введенным там ссылочным позициям. По сравнению с сетью энергоснабжения по Фиг. 1 эта резервная сеть 1 энергоснабжения с присоединительным элементом 4 для внешней сети 5 имеет первый сетевой выключатель 14, установленный между сетью 2 переменного напряжения и первым преобразователем 11 тока питания. С помощью этого сетевого выключателя 14 и соединительного переключателя 7, расположенного между присоединительным элементом 4 для внешней сети 5 и соединением между первым сетевым выключателем 14 и первым преобразователем 11 тока питания, указанная резервная сеть 1 энергоснабжения может быть перегруппирована таким образом, что энергия из внешней сети 5 через первый преобразователь 11 тока питания и второй преобразователь 21 тока питания может подаваться в сеть 2 переменного напряжения. Первый преобразователь 11 тока питания и второй преобразователь 21 тока питания вместе образуют полупроводниковый преобразователь для соединения сетей. Для того, чтобы мог иметь место обмен мощностью между сетью 2 переменного напряжения и внешней сетью 5, в противоположность структуре на Фиг. 1, первый промежуточный контур 12 постоянного напряжения и второй промежуточный контур постоянного напряжения должны быть соединены друг с другом. Для этого в данном примере осуществления между первым промежуточным контуром постоянного напряжения и вторым промежуточным контуром постоянного напряжения установлен переключатель 3 промежуточного контура. В резервной системе энергоснабжения сети 2 переменного напряжения от источников 13, 23 энергии этот соединительный переключатель 7 разомкнут. Переключатель 3 промежуточного контура предпочтительно, но не обязательно, разомкнут, чтобы энергоснабжение по резервной схеме происходило от этих источников энергии, и ошибка в одной ветви не влияла на другую ветвь. Для подключения внешней сети 5 эта внешняя сеть 5 соединяется с присоединительным элементом 4, переключатель 3 промежуточного контура замыкается, а сетевой выключатель 14 размыкается. Если первый источник 13 энергии должен оставаться в режиме эксплуатации, то переключатель 3 промежуточного контура должен замыкаться перед тем, как разомкнется первый сетевой выключатель 14, чтобы можно было снять энергию с первого источника 13 энергии. После размыкания первого сетевого выключателя 14 может замыкаться соединительный переключатель 7, и внешняя сеть 5 тем самым соединена с сетью 2 переменного напряжения. Следует учитывать, что такое подключение происходит непрерывно. Ни один из источников 13, 23 энергии не должен отключаться для этого подключения.
Особенно предпочтительна такая система для судна, которое в порту или вблизи него эксплуатируется с экологически чистым дизельным генератором 30. Приводной дизельный двигатель 31, здесь не показанный, для приведения в действие гребного винта судна может быть выключен, поскольку вблизи порта или в порту требуется лишь небольшая приводная мощность. Зачастую именно этот приводной дизельный двигатель 31 является наименее экологически вредным. Источники 13, 23 энергии, которые в этом случае выполнены как валогенераторы, могут принимать электроэнергию от сети 2 переменного напряжения и, тем самым, приводить в действие не показанный здесь гребной вал 32. Также возможно подключение внешней сети 5 в этом режиме, так как эти источники 13, 23 энергии могут оставаться включенными. Они могут также использоваться в порту для того, чтобы удерживать судно в желаемом положении. Как только внешняя сеть 5 соединена с резервной сетью энергоснабжения, дизельный генератор 30 может также отключаться, и оба валогенератора могут оставаться при этом процессе и после него в режиме эксплуатации.
Эта система может быть расширена за счет дополнительного выключателя, в частности, второго сетевого выключателя, чтобы можно было прерывать энергообмен между сетью переменного напряжения и аккумулятором энергии, в частности, вторым аккумулятором энергии. Это может быть целесообразно в том числе для защиты компонентов сети энергоснабжения.
На Фиг. 3 показан пример осуществления для первого источника 13 энергии или второго источника 23 энергии. Помимо электрической машины 132, 232 он содержит исполнительный механизм, который позволяет согласовать напряжение электрической машины 132, 232 с промежуточным контуром 12, 22 постоянного напряжения, т.е. преобразовать переменное напряжение в постоянное напряжение. При этом электрическая машина 132, 232 может эксплуатироваться как генератор и с приводом от двигателя. Эксплуатация в режиме генератора возникает, например, тогда, когда эта электрическая машина связана с двигателем внутреннего сгорания. Другом примером является судно, причем электрическая машина 132, 232 представляет собой валогенератор на судне. При этом электрическая машина как генератор снимает механическую энергию с ведущего вала судна и подает ее в бортовую сеть, в сеть 2 переменного напряжения. Точно так же возможна эксплуатация с пониженной мощностью, при которой приводная мощность отбирается из сети 2 переменного напряжения и через один или несколько валогенераторов подается на ведущий вал, т.е. на гребной вал 32, и тем самым на гребной винт 33 судна.
Другая возможность состоит в том, чтобы соединять электрическую машину 132, 232 с вращающейся массой и тем самым приводить в действие инерционный аккумулятор, который может как отбирать электроэнергию от сети 2 переменного напряжения, так и накапливать ее.
На Фиг. 4 показана аккумуляторная батарея как источник 13, 23 энергии. При этом аккумуляторная батарея 133, 233 через исполнительный механизм 131, 231 может соединяться с промежуточным контуром 12, 22 постоянного напряжения. Этот исполнительный механизм 133, 233 в этом случае представляет собой регулятор постоянного напряжения (DC/DC). Аккумуляторная батарея может заряжаться простым образом от резервной сети 1 энергоснабжения через соединение с внешней сетью 5. Особенно предпочтительно такое применение для транспортных средств, в частности, для водных транспортных средств. Накопленной в аккумуляторной батарее 133, 233 энергией тогда может запитываться не только бортовая сеть транспортного средства, но из нее может также отбираться мощность для привода. Рынок все больше нуждается в транспортных средствах с электроприводом, которые могут таким образом заряжаться от внешней сети 5, не вызывая сбоя в бортовой сети.
На Фиг. 5 показан сравнимый пример осуществления, в котором вместо аккумуляторных батарей 133, 233 имеется конденсаторный блок 134, 234. Во избежание повторений здесь следует сослаться на описание к Фиг. 4, а также на используемые там ссылочные обозначения. Конденсаторы по сравнению с аккумуляторной батареей могут предоставлять в распоряжение значительно бόльшие электрические мощности. Это применение особенно пригодно для транспортных средств, в которых краткосрочно требуется отбор большой мощности, например, для ускорения. Для этого может использоваться конденсаторный блок 134, 234, который в этом случае заряжается от сети 2 переменного напряжения или во время стоянки транспортного средства заряжается от внешней сети 5.
На Фиг. 6 показано водное транспортное средство 10 с резервным энергоснабжением 1. Во избежание повторений здесь предлагается отсылка к описанию для Фиг. 1 – Фиг. 4, а также к используемым там ссылочным обозначениям. Источники 13, 23 энергии выполнены как валогенераторы, которые могут отбирать с гребного вала 32 электроэнергию, которая передается от приводного дизельного двигателя 31, но также могут и приводить в действие гребной вал 32 и тем самым гребной винт 33 судна, и таким образом открывают возможность по меньшей мере время от времени, предпочтительно в порту отключать приводной дизельный двигатель 31. Указанный присоединительный элемент 4 пригоден для того, чтобы в порту соединяться с береговой электрической сетью как внешней сетью 5. Подключение энергоснабжения посредством береговой электрической сети как внешней сети 5 раскрыто в описании к Фиг. 2. Стрелками на схеме сети 2 переменного напряжения показаны отходящие линии для отдельных потребителей электроэнергии бортовой сети судна.
Первая ветвь с первым преобразователем 11 тока питания, первым промежуточным контур 12 постоянного напряжения и первым источником 13 энергии предпочтительно для обеспечения высокой степени резервирования расположена на одной стороне (на правом борту или, соответственно, на левом борту) судна, тогда как вторая ветвь с вторым преобразователем 21 тока питания, вторым промежуточным контуром 22 постоянного напряжения и вторым источником 23 энергии расположена в этом случае на противоположной стороне (на левом борту или, соответственно, на правом борту) судна.
Резюмируя, можно сказать, что данное изобретение касается резервной сети энергоснабжения, включающей в себя первый преобразователь тока питания с первым промежуточным контуром постоянного напряжения и второй преобразователь тока питания с вторым промежуточным контуром постоянного напряжения, а также первый источник энергии и второй источник энергии, сеть переменного напряжения и присоединительный элемент для внешней сети, причем первый и второй преобразователи тока питания со стороны переменного напряжения соответственно соединены с сетью переменного напряжения, причем первый источник энергии соединен с первым промежуточным контуром постоянного напряжения, а второй источник энергии соединен с вторым промежуточным контуром постоянного напряжения. Для улучшения этой резервной сети энергоснабжения в отношении подачи энергии через внешнюю сеть предлагается, чтобы между первым преобразователем тока питания и сетью переменного напряжения был расположен первый сетевой выключатель, причем первый промежуточный контур постоянного напряжения и второй промежуточный контур постоянного напряжения могут соединяться друг с другом посредством переключателя промежуточного контура, причем между первым преобразователем тока питания и первым сетевым выключателем установлено соединение с присоединительным элементом для внешней сети. Далее, изобретение касается водного транспортного средства с бортовой сетью, причем эта бортовая сеть выполнена как резервная сеть энергоснабжения указанного рода. Изобретение касается также способа соединения такого рода резервной сети энергоснабжения с внешней сетью.

Claims (12)

1. Резервная сеть (1) энергоснабжения, содержащая:
– первый преобразователь (11) тока питания с первым промежуточным контуром (12) постоянного напряжения и второй преобразователь (21) тока питания с вторым промежуточным контуром (22) постоянного напряжения,
– первый источник (13) энергии и второй источник (23) энергии,
– сеть (2) переменного напряжения и
– присоединительный элемент (4) для внешней сети (5),
причем первый и второй преобразователи (11, 21) тока питания со стороны переменного напряжения соединены с сетью (2) переменного напряжения, причем первый источник (13) энергии соединен с первым промежуточным контуром (12) постоянного напряжения, а второй источник (23) энергии соединен с вторым промежуточным контуром (22) постоянного напряжения, отличающаяся тем, что между первым преобразователем (11) тока питания и сетью (2) переменного напряжения установлен первый сетевой выключатель (14), причем первый промежуточный контур (12) постоянного напряжения и второй промежуточный контур (22) постоянного напряжения могут соединяться друг с другом посредством переключателя (3) промежуточного контура, причем между первым преобразователем (11) тока питания и первым сетевым выключателем (14) расположено соединение (6) с присоединительным элементом (4) для внешней сети (5).
2. Резервная сеть (1) энергоснабжения по п. 1, причем первый источник (13) энергии и второй источник (23) энергии выполнены как валогенераторы.
3. Резервная сеть (1) энергоснабжения по п. 1, причем первый источник (13) энергии и/или второй источник (23) энергии выполнены как аккумулятор энергии, в частности как аккумуляторная батарея.
4. Резервная сеть (1) энергоснабжения по любому из пп. 1–3, причем соединение (6) с присоединительным элементом (4) внешней сети (5) имеет соединительный переключатель (7).
5. Водное транспортное средство (10) с бортовой сетью, причем бортовая сеть выполнена как резервная сеть (1) энергоснабжения по любому из пп. 1–4.
6. Способ соединения резервной сети (1) энергоснабжения по любому из пп. 1–4 с внешней сетью (5), в котором переключатель (3) промежуточного контура замыкается, а первый сетевой выключатель (14) размыкается, причем после размыкания первого сетевого выключателя (14) внешняя сеть (5) соединяется электропроводящим образом с первым преобразователем (11) тока питания.
7. Способ по п. 6, в котором внешняя сеть (5) посредством замыкания соединительного переключателя (7) по п. 4 соединяется электропроводящим образом с первым преобразователем (11) тока питания.
RU2019123830A 2018-08-03 2019-07-29 Резервная сеть энергоснабжения и судно с резервной сетью энергоснабжения в качестве бортовой сети RU2713481C1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18187213.6A EP3605771B1 (de) 2018-08-03 2018-08-03 Redundantes energieversorgungsnetz und schiff mit redundantem energieversorgungsnetz als bordnetz
EP18187213.6 2018-08-03

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2713481C1 true RU2713481C1 (ru) 2020-02-05

Family

ID=63144873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019123830A RU2713481C1 (ru) 2018-08-03 2019-07-29 Резервная сеть энергоснабжения и судно с резервной сетью энергоснабжения в качестве бортовой сети

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11201468B2 (ru)
EP (1) EP3605771B1 (ru)
KR (1) KR102285921B1 (ru)
CN (1) CN110797859B (ru)
RU (1) RU2713481C1 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3957513A1 (de) * 2020-08-21 2022-02-23 Siemens Aktiengesellschaft Laden von energiespeichern eines fahrzeugs an schwachen energieversorgungsnetzen
KR102351597B1 (ko) * 2020-08-24 2022-01-17 대우조선해양 주식회사 부가 시스템 전원 공급을 위한 격리 샤프트 제너레이터 운용 방법

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1262624A1 (ru) * 1983-02-04 1986-10-07 Предприятие П/Я В-2156 Система электроснабжени
GB2259199A (en) * 1991-08-27 1993-03-03 Seikosha Kk Backup power supply apparatus with disconnect switch for use during shipping
CN202121373U (zh) * 2011-06-01 2012-01-18 北京市特立信电子技术有限责任公司 船用双冗余备份通信电源
RU2446541C1 (ru) * 2011-01-12 2012-03-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Устройство для резервного электроснабжения

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997021265A2 (en) * 1995-12-05 1997-06-12 Sikorsky Aircraft Corporation System and method for providing uninterrupted power to on-board electrical equipment
US6624533B1 (en) * 1999-08-04 2003-09-23 Westerbeke Corporation Controlling generator power
CN100386936C (zh) * 2001-01-22 2008-05-07 西门子公司 水运工具的能量系统
DE102005047686A1 (de) * 2005-09-23 2007-07-12 Siemens Ag Vorrichtung zur redundanten Energieversorgung wenigstens einer Last
FR2907762B1 (fr) * 2006-10-27 2009-12-18 Airbus France Systeme de generation, conversion, distribution et demarrage electrique a bord d'un aeronef
CN101222151A (zh) * 2007-10-23 2008-07-16 成都飞机工业（集团）有限责任公司 相互独立互为冗余的车载配电网
DE102009017157B4 (de) * 2009-04-15 2011-02-17 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Versorgung eines elektrischen Schiffs-Bordnetzes mit Fremdenergie, Schiff mit einer derartigen Fremdenenergieversorgung sowie Nachrüstverfahren hierfür
DE102010023019A1 (de) * 2010-06-08 2011-12-08 Siemens Aktiengesellschaft Wellengeneratorsystem
CN102593863A (zh) * 2012-02-16 2012-07-18 朱建国 具有内部辅助电源的逆变器及其采用的供电方法
DE102012203820B4 (de) 2012-03-12 2016-06-09 Siemens Aktiengesellschaft Antriebskaskadierung für ein Wasserfahrzeug
JP2014158414A (ja) * 2013-01-21 2014-08-28 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 蓄電体を有する車両
US9362838B1 (en) * 2013-03-08 2016-06-07 Brunswick Corporation Electrical system for connecting mobile unit to base unit
EP2819271B1 (de) * 2013-06-24 2019-02-20 Enrichment Technology Company Ltd. Energiespeichermodul mit Gleichspannungszwischenkreis
CN203434730U (zh) * 2013-09-05 2014-02-12 北京慧博环宇科技有限公司 一种冗余电源
CN104037927B (zh) * 2014-04-22 2017-02-15 上海南车汉格船舶工程有限公司 混合电源供电的船舶电力系统
CN204316173U (zh) * 2014-12-03 2015-05-06 天津天传新能源电气有限公司 一种新型光伏逆变器的双电源输入冗余供电系统
ES2708177T3 (es) * 2015-01-15 2019-04-09 Siemens Ag Distribución de potencia en una embarcación
RU157368U1 (ru) * 2015-04-15 2015-11-27 Евгений Николаевич Коптяев Система электродвижения судов
US10615601B2 (en) * 2015-05-13 2020-04-07 Samsung Heavy Industries Co., Ltd. Ship and power managing method of the same

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1262624A1 (ru) * 1983-02-04 1986-10-07 Предприятие П/Я В-2156 Система электроснабжени
GB2259199A (en) * 1991-08-27 1993-03-03 Seikosha Kk Backup power supply apparatus with disconnect switch for use during shipping
RU2446541C1 (ru) * 2011-01-12 2012-03-27 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" Устройство для резервного электроснабжения
CN202121373U (zh) * 2011-06-01 2012-01-18 北京市特立信电子技术有限责任公司 船用双冗余备份通信电源

Also Published As

Publication number Publication date
EP3605771B1 (de) 2020-07-15
EP3605771A1 (de) 2020-02-05
US20200044443A1 (en) 2020-02-06
US11201468B2 (en) 2021-12-14
CN110797859B (zh) 2023-05-26
KR102285921B1 (ko) 2021-08-03
CN110797859A (zh) 2020-02-14
KR20200015421A (ko) 2020-02-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Skjong et al. Past, present, and future challenges of the marine vessel’s electrical power system
Jin et al. Next-generation shipboard dc power system: Introduction smart grid and dc microgrid technologies into maritime electrical netowrks
Kim et al. A naval integrated power system with a battery energy storage system: Fuel efficiency, reliability, and quality of power
KR101212621B1 (ko) 상이한 등급들 및 크기들의 저공해 표면 해상 （해군） 선박들을 위한 전력 생성, 분배 그리고 온-보드 전력 공급 시스템
CA2709279C (en) Hybrid propulsion systems
ES2790973T3 (es) Sistema de propulsión de buques con varios ejes de propulsión eléctrica
JP5097857B2 (ja) 船に電力を伝達するためのシステム、装置および方法
US9941772B2 (en) Marine propulsion systems
KR20090006870A (ko) 폐열 회수식 선박 추진 시스템을 작동시키기 위한 방법 및 폐열 회수식 선박 추진 시스템
RU2713481C1 (ru) Резервная сеть энергоснабжения и судно с резервной сетью энергоснабжения в качестве бортовой сети
CN104979852A (zh) 配电系统
KR20140022465A (ko) 선박용 전력 시스템
CN113056853B (zh) 用于涉水设施的能量供给系统
EP3209556B1 (en) Power system of a floating vessel
CN113169550B (zh) 用于具有不同连接区的涉水装置的供能系统
WO2015132186A1 (en) Power system for a floating vessel
CN113169551B (zh) 具有发电机系统的用于对不同的直流电压母线馈电的第一和第二绕组系统的用于涉水设施的能量供应系统
Ignatenko et al. Electric-energy systems of dynamic-positioning drilling vessels
EP3203601A1 (en) Power control system
EP3552948B1 (en) Navigation method for ship, and ship
RU2693745C1 (ru) Электроэнергетическая установка судна с системой электродвижения
RU2765022C1 (ru) Гребная электрическая установка с двойными шинами постоянного тока
WO2021175695A1 (en) Vessel energy management system
Jens et al. Scaling of hybrid propulsion in respect of power, energy and redundancy
JP2022125504A (ja) 船舶用電力システム