RU2725163C1

RU2725163C1 - Редундантная сеть постоянного напряжения

Info

Publication number: RU2725163C1
Application number: RU2019137606A
Authority: RU
Inventors: Кристиан ГРИЧ
Original assignee: Сименс Акциенгезелльшафт
Priority date: 2017-05-24
Filing date: 2018-05-23
Publication date: 2020-06-30
Also published as: WO2018215501A1; EP3602714A1; ES2877648T3; KR20200007047A; AU2018272897B2; US20210167597A1; DK3602714T3; KR102389765B1; EP3407449A1; EP3602714B1; CN110710076A; US11095123B2; AU2018272897A1

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, в частности к сетям постоянного напряжения. Технический результат заключается в усовершенствовании сети постоянного напряжения. Достигается тем, что сеть постоянного напряжения, имеющая первую часть сети постоянного напряжения, вторую часть сети постоянного напряжения, сеть накопления энергии, первый силовой преобразователь, второй силовой преобразователь и накопитель энергии, при этом первая часть сети постоянного напряжения и сеть накопления энергии соединены друг с другом посредством первого силового преобразователя, при этом вторая часть сети постоянного напряжения и сеть накопления энергии соединены друг с другом посредством второго силового преобразователя, при этом сеть накопления энергии соединена с накопителем энергии таким образом, что сеть накопления энергии имеет напряжение накопителя энергии, при этом первая часть сети постоянного напряжения и/или вторая часть сети постоянного напряжения могут соединяться по меньшей мере с одной сетью переменного напряжения через по меньшей мере одно устройство ввода энергии. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

Description

Изобретение касается сети постоянного напряжения, имеющей первую часть сети постоянного напряжения, вторую часть сети постоянного напряжения и сеть накопления энергии. Далее, изобретение касается способа управления такой сетью постоянного напряжения.

В наши дни частотные преобразователи расширяются до все более крупных систем и, наряду с классической функцией одного только регулирования двигателя, имеют также возможность быть устройством ввода энергии в сеть (напр., у ветроэнергетических установок) или даже образуют целую сесть постоянного напряжения, называемую также DC–сетью. Итак, здесь будет рассматриваться сеть постоянного напряжения, у которой электрические устройства, такие как потребители и источники, обмениваются электрической энергией. Снабжение сети постоянного напряжения электрической энергией осуществляется с помощью одного или нескольких выпрямителей тока от сети переменного напряжения.

Типовым случаем применения сети постоянного напряжения является энергоснабжение на судне или транспортном средстве, в частности рельсовом транспортном средстве. С помощью системы постоянного напряжения электрическая энергия распределяется по отдельным потребителям. При этом даже в случае ошибки все еще должна функционировать некоторая часть имеющихся приводов и устройств. Это называется редундантностью.

В настоящее время сеть постоянного напряжения оснащается предохранителями и разъединителями, чтобы в случае ошибки можно было отсоединить источник ошибки от сети и поддерживать работу остальных потребителей. Однако при коротком замыкании не может исключаться повреждение электрических компонентов, которые соединены с сетью постоянного напряжения. Это повреждение может вести к отказу соответствующих электрических компонентов. Чтобы предотвратить это, иногда применяются быстрые коммутационные устройства, которые должны снижать повреждающее действие короткого замыкания.

В основе изобретения лежит задача усовершенствовать сеть постоянного напряжения.

Задача решается с помощью сети постоянного напряжения, имеющей первую часть сети постоянного напряжения, вторую часть сети постоянного напряжения, сеть накопления энергии, первый силовой преобразователь, второй силовой преобразователь и накопитель энергии, при этом первая часть сети постоянного напряжения и сеть накопления энергии соединены друг с другом посредством первого силового преобразователя, при этом вторая часть сети постоянного напряжения и сеть накопления энергии соединены друг с другом посредством второго силового преобразователя, при этом сеть накопления энергии соединена с накопителем энергии таким образом, что сеть накопления энергии имеет напряжение накопителя энергии, при этом первая часть сети постоянного напряжения и/или вторая часть сети постоянного напряжения могут соединяться по меньшей мере с одной сетью переменного напряжения через по меньшей мере одно устройство ввода энергии. Далее, задача решается с помощью способа управления такой сетью постоянного напряжения, при котором при появлении ошибки в сети постоянного напряжения в зависимости от места ошибки отключается по меньшей мере один из силовых преобразователей.

Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения указаны в зависимых пунктах формулы изобретения.

В основе изобретения лежит тот обнаруженный факт, что отказоустойчивость сети постоянного напряжения может повышаться путем разделения сети постоянного напряжения на две части сети постоянного напряжения. Электрические устройства, такие как потребители и/или источники, соединены с одной из частей сети. Помимо этого, сеть постоянного напряжения имеет в качестве другой части сети сеть накопления энергии. При отказе энергоснабжения из питающей сети энергообмен с электрическими устройствами может поддерживаться с помощью накопителя энергии. Сеть накопления энергии может быть сетью постоянного напряжения или сетью переменного напряжения. Применение сети постоянного напряжения особенно подходит для накопителей энергии постоянного напряжения. Т.е. эти накопители при работе имеют постоянное напряжение на клеммах. Типовыми представителями этого вида накопителей энергии являются батареи и конденсаторы (например, двухслойные конденсаторы, такие как конденсаторы UltraCap).

Эти по меньшей мере три части сети соединяются друг с другом с помощью регуляторов мощности. В качестве регуляторов мощности могут применяться DC/DC–преобразователи напряжения, в частности двунаправленные DC/DC–преобразователи напряжения, известные также как DCP, или выпрямители тока. Выпрямители тока передают энергию между стороной постоянного напряжения и стороной переменного напряжения. Для применения в сети постоянного напряжения особенно интересны двунаправленные выпрямители тока, так как они обеспечивают возможность потока энергии в двух направлениях, то есть от стороны переменного напряжения к стороне постоянного напряжения, а также от стороны постоянного напряжения к стороне переменного напряжения. Эти регуляторы мощности расположены между частями сети и обеспечивают возможность контролируемого обмена энергией между частями сети. С помощью регуляторов мощности можно непосредственно соединять накопители энергии с сетью накопления энергии. Задание напряжения, в частности для регулирования мощности, осуществляется тогда с помощью соединенных с сетью накопления энергии регуляторов мощности. При этом батареи и/или конденсаторы Ultracap в DC–сети накопления энергии или вращающиеся накопители в AC–сети накопления энергии могут заряжаться или, соответственно, разряжаться.

Путем разделения сети постоянного напряжения по меньшей мере на две части сети постоянного напряжения можно управлять сложными системами потребителей и/или источников применительно к потоку мощности. Использование постоянного напряжения в виде DC–шины в сети постоянного напряжения допускает разветвления и вводы энергии большой протяженности, так как концепция сегментирования посредством регуляторов мощности обладает возможностью почти любого расширения. При этом AC–шина, т.е. снабжение отдельных электрических устройств переменным напряжением, становится излишней, и могут встраиваться любые источники, нагрузки и накопители энергии. Редундантность повышается с количеством частей сети.

Во всех частях сети посредством регуляторов мощности может осуществляться любое управление или регулирование напряжения. В сети накопления энергии напряжение регулируется в зависимости от характера работы подключенного там накопителя энергии. При этом регуляторы мощности имеют несколько функций. Во–первых, это надежное отсоединение отдельных частей cети, например, в случае ошибки. Помимо этого, регуляторы мощности регулируют или управляют обменом мощности между частями сети. Кроме того, напряжение в сети накопления энергии настраивается так, что накопитель энергии заряжается или разряжается, в зависимости от потребности. Эта система создает заметное улучшение надежности при применении только небольшого количества компонентов, так как, например, можно обойтись без зарядного устройства для батареи.

При коротком замыкании в какой–либо части сети две другие части сети могут продолжать работать. Т.е. сохраняется буферный режим батареи. В частности, в случае применения в качестве «судового привода» это имеет большое значение и проверяется при приемке судна. При применении коммутационных устройств вместо регуляторов мощности отказ какого–либо коммутационного устройства вызывает невозможность дальнейшей надежной работы установки. При отказе регулятора мощности по меньшей мере одна часть сети постоянного напряжения все еще может снабжать подключенные потребители. При этом, например, у судна еще может вырабатываться половина приводной мощности.

Особенно предпочтительна сеть постоянного напряжения, когда она представляет собой автономную сеть. Это имеет место, например, на судах или в транспортных средствах, в частности в рельсовых транспортных средствах. Нагрузка от крупных потребителей, в частности включения и выключения крупных потребителей может сокращаться путем предоставления энергии из накопителя энергии. Последствий для других компонентов, например, вследствие провала DC–напряжения или кратковременного избыточного напряжения, можно, по меньшей мере по большей части, избежать благодаря высокой динамике регулятора мощности.

Разделение сети постоянного напряжения по меньшей мере на две части сети постоянного напряжения позволяет не повреждать компоненты в другой части сети или других частях сети. Помимо этого, с помощью регулятора мощности можно в каждой части сети автономно регулировать или управлять напряжением, независимо от напряжения остальных частей сети. Это обеспечивает возможность зарядки или, соответственно, разрядки непосредственно соединенной батареи. Можно обойтись без применения дополнительных зарядных устройств для батареи, которые имеют только очень ограниченную динамику. Это экономит расходы и ведет к высокой динамике регулирования и реагирования на случаи ошибок. Даже в случае отказа одного из регуляторов мощности некоторая часть сети может все еще продолжать работать. Это предпочтительно, в частности, в случаях применения на судах или в рельсовых транспортных средствах, потому что некоторая часть сети постоянного напряжения и вместе с тем привод все еще остается готовым к работе, так что транспортное средство является управляемым. При применении на судне тем самым гарантируется маневренность.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения первый силовой преобразователь и второй силовой преобразователь имеют по преобразователю постоянного напряжения, и напряжение накопителя энергии представляет собой постоянное напряжение. Преобразователи постоянного напряжения часто называются также DC/DC–преобразователями. Предпочтительно этот преобразователь должен допускать двунаправленный поток энергии. Тогда эти DC/DC–преобразователи называются также DCP. С его помощью могут особенно динамично настраиваться постоянные напряжения в сети постоянного напряжения. Так возможно быстрое реагирование на случай ошибки таким образом, что не возникает повреждений электрических устройств. Помимо этого, накопители энергии постоянного напряжения, такие как, например, батареи или конденсаторы, в частности двухслойные конденсаторы, такие как конденсаторы UltraCap, могут непосредственно соединяться с сетью накопления энергии. Тогда можно обойтись без дополнительных зарядных устройств, которые часто имеют относительно медленное поведение при регулировании для разобщения с другими компонентами в системе.

Помимо этого, оказалось предпочтительным, если преобразователь постоянного напряжения имеет развязку по потенциалу. При этом можно избежать токов утечки в моменты замыкания на землю. Одновременно при наличии замыкания на землю иногда даже вся сеть постоянного напряжения остается работоспособной.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения первый силовой преобразователь и второй силовой преобразователь имеют по выпрямителю тока, и напряжение накопителя энергии представляет собой переменное напряжение. Выпрямители тока обеспечивают возможность передачи энергии между сетью постоянного напряжения и сетью переменного напряжения. Особенно предпочтительно применение двунаправленных выпрямителей тока, так как с их помощью возможна передача энергии в двух направлениях. При этом с помощью переменного напряжения возможно регулирование или управление, зарядка или разрядка накопителей энергии в сети накопления энергии. В качестве накопителей энергии, имеющих подключение к переменному напряжению, возможны, например, вращающиеся накопители, такие как инерционные накопители. Можно обойтись без общепринятого регулировочного звена, конвертера. Это экономит расходы. Одновременно с помощью выпрямителя тока может достигаться особенно высокая динамика регулирования, чтобы можно было быстро реагировать на случаи ошибок таким образом, чтобы избегать повреждений других компонентов сети постоянного напряжения. И здесь, например, посредством трансформатора, может особенно простым образом достигаться гальваническое отделение частей сети друг от друга. При этом можно избегать токов утечки в моменты появления замыкания на землю. Одновременно при наличии замыкания на землю иногда даже вся сеть постоянного напряжения остается работоспособной.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения сеть постоянного напряжения имеет по меньшей мере один соединительный преобразователь, причем первая часто сети постоянного напряжения и вторая часть сети постоянного напряжения соединены друг с другом посредством этого соединительного преобразователя. С помощью соединительного преобразователя может достигаться энергообмен непосредственно между двумя частями сети постоянного напряжения. Можно избежать обходного пути через сеть накопления энергии. При этом энергия на пути от первой части сети постоянного напряжения ко второй части сети постоянного напряжения должна проходить только через один преобразователь. В одном из простых вариантов осуществления соединительный преобразователь представляет собой преобразователь постоянного напряжения. Путем прямого соединения частей сети постоянного напряжения можно избежать последствий для сети накопления энергии. Благодаря этому можно наблюдать меньше колебаний напряжения в сети накопления энергии. Вследствие этого возрастает ресурс службы соединенных с сетью накопления энергии накопителей энергии. Помимо этого, первый и второй силовой преобразователь могут выполняться с меньшими размерами, так как они должны проектироваться только для мощности накопителя энергии. При этом могут снижаться расходы на реализацию сети постоянного напряжения.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения соединительный преобразователь имеет третий силовой преобразователь, четвертый силовой преобразователь и другую сеть накопления энергии, при этом первая часть сети постоянного напряжения и другая сеть накопления энергии соединены друг с другом посредством третьего силового преобразователя, при этом вторая часть сети постоянного напряжения и другая сеть накопления энергии соединены друг с другом посредством четвертого силового преобразователя, при этом другая сеть накопления энергии соединена с другим накопителем энергии таким образом, что другая сеть накопления энергии имеет напряжение другого накопителя энергии. Благодаря разделению накопителей энергии в сети постоянного напряжения на две сети накопления энергии возможна зарядка и разрядка различных батарей, имеющих различные состояния зарядки. При этом накопители энергии различных сетей накопления энергии могут заряжаться и разряжаться независимо друг от друга. Это ведет к повышению срока службы накопителей энергии. Также могут комбинироваться друг с другом различные типы накопителей, такие как батарея и конденсатор. Так, например, сеть накопления энергии может соединяться с батареями, которые длительно отдают и забирают ее энергию. Тогда к другой сети накопления энергии подключаются конденсаторы, с помощью которых может высокодинамично предоставляться электрическая энергия.

В другом варианте осуществления изобретения третий силовой преобразователь и четвертый силовой преобразователь имеют по преобразователю постоянного напряжения, и напряжение другого накопителя энергии представляет собой постоянное напряжение. Предпочтительно и эти преобразователи должны допускать двунаправленный поток энергии. С их помощью могут особенно динамично настраиваться постоянные напряжения в сети постоянного напряжения. Так можно быстро реагировать на случай ошибки таким образом, чтобы не возникало повреждений электрических устройств. Помимо этого, накопители энергии постоянного напряжения, такие как, например, батареи или конденсаторы, в частности двухслойные конденсаторы, такие как конденсаторы UltraCap, могут непосредственно соединяться с сетью накопления энергии. Тогда можно обойтись без дополнительных зарядных устройств, которые часто имеют относительно медленное поведение при регулировании для разобщения с другими компонентами в системе. Помимо этого, оказалось предпочтительным, если преобразователь постоянного напряжения имеет развязку по потенциалу. При этом можно избежать токов утечки в моменты замыкания на землю. Одновременно при наличии замыкания на землю иногда даже вся сеть постоянного напряжения остается работоспособной.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения третий силовой преобразователь и четвертый силовой преобразователь имеют по выпрямителю тока, и напряжение другого накопителя энергии представляет собой переменное напряжение. Особенно предпочтительно здесь также применение двунаправленных выпрямителей тока, так как с их помощью возможна передача энергии в двух направлениях. При этом возможно регулирование или управление, зарядка или разрядка накопителей энергии в другой сети накопления энергии с помощью переменного напряжения. В качестве накопителей энергии, имеющих подключение к переменному напряжению, возможны, например вращающиеся накопители, такие как инерционные накопители. Можно обойтись без общепринятого регулировочного звена, конвертера. Это экономит расходы. Одновременно с помощью выпрямителя тока может достигаться особенно высокая динамика регулирования, чтобы можно было таким образом быстро реагировать на случаи ошибок. При этом можно избегать повреждений других компонентов сети постоянного напряжения. И здесь, например, посредством трансформатора может особенно простым образом достигаться гальваническое отделение частей сети друг от друга. При этом можно избегать токов утечки в моменты замыкания на землю. Одновременно при наличии замыкания на землю иногда даже вся сеть постоянного напряжения остается работоспособной.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения между соединительным преобразователем и первой частью сети постоянного напряжения расположено одно коммутационное устройство, при этом другое коммутационное устройство соединяет точку, которая находится на соединении между соединительным преобразователем и этим коммутационным устройством, с сетью накопления энергии. При этом может повышаться редундантность в системе. Даже при отказе одного из регуляторов мощности, возможность управления и/или возможность регулирования частей сети постоянного напряжения может обеспечиваться и при отказе одного из регуляторов мощности.

При другом предпочтительном варианте осуществления изобретения первая часть сети постоянного напряжения имеет первый провод, который расположен между первым силовым преобразователем и соединительным преобразователем, причем этот первый провод имеет первое коммутационное устройство, при этом вторая часть сети постоянного напряжения имеет второй провод, который расположен между вторым силовым преобразователем и соединительным преобразователем, причем этот второй провод имеет второе коммутационное устройство. При этом сеть постоянного напряжения приобретает кольцевую структуру. При этом части сети постоянного напряжения образуются каждая одним проводом, который своими концами соединен с регуляторами мощности. Тогда при появлении ошибки происходит отказ не почти половины, а только приблизительно четверти сети постоянного напряжения. Первое коммутационное устройство позволяет при ошибке в первой части сети постоянного напряжения отключать только некоторую часть первой части сети постоянного напряжения, в которой имеется ошибка. Тогда место ошибки может изолироваться с помощью одного из силовых преобразователей и одного из коммутационных устройств. Остальные компоненты сети постоянного напряжения остаются работоспособными. Для отключения коммутационных устройств не требуется способность отключения высоких токов. Достаточно применять коммутационные устройства, которые могут только обесточивать, так как отключение тока возможно уже с помощью двух силовых преобразователей. После того, как соответствующий коммутационное устройство был разомкнут, некоторая часть части сети постоянного напряжения снова может работать. Так как коммутационные устройства должны иметь только способность отключения небольших токов, здесь вместо контактора может применяться разъединитель.

При построении такой кольцевой структуры достигается еще лучшее свойство редундантности сети постоянного напряжения.

Далее изобретение описывается подробнее и поясняется н примерах осуществления, изображенных на фигурах. Показано:

фиг.1–фиг.6: примеры осуществления сети постоянного напряжения.

На фиг.1 показана сеть 1 постоянного напряжения, имеющая две части 11, 12 сети постоянного напряжения, а также сеть 13 накопления энергии. Эти части сети соединены друг с другом силовыми преобразователями 21, 22 таким образом, что посредством силовых преобразователей 21, 22 возможен энергообмен между этими частями 11, 12, 13 сети. Одновременно силовые преобразователи 21, 22 позволяют быстро отсоединять части сети друг от друга. К частям 11, 12 сети постоянного напряжения подключены электрические устройства 3, которые представляют собой электрические потребители или источник. Электрическую энергию эти электрические устройства 3 получают из сети 6 переменного напряжения, которая соединена с частью 11, 12 сети постоянного напряжения через одно или несколько устройств 5 ввода энергии. Альтернативно или дополнительно электрическая энергия может также предоставляться из накопителя 4 энергии, который непосредственно соединен с сетью 13 накопления энергии, или накапливаться. Регулирование или, соответственно, управление потоком энергии к накопителю 4 энергии осуществляется с помощью регуляторов 21, 22 мощности.

С помощью регуляторов 21, 22 мощности поток энергии может быстро прерываться, чтобы, например, изолировать неисправные компоненты от всей системы. При этом не только может гарантироваться работа остальных электрических устройств 3, но и, благодаря быстрой реакции силовых преобразователей 21, 22, можно надежно избегать повреждения этих электрических устройств 3, например, обусловленного избыточным током или избыточным напряжением.

Изображенный здесь накопитель 4 энергии представляет собой батарею. Альтернативно здесь может также применяться конденсатор, в частности двухслойный конденсатор. Общим у этих накопителей энергии является, что при работе они имеют постоянное напряжение. Поэтому в этом примере осуществления в качестве регуляторов 21, 22 мощности находят применение преобразователи постоянного напряжения, называемые также DC/DC–преобразователями.

На фиг.2 в качестве накопителя 4 энергии показан инерционный накопитель. В противоположность накопителю 4 энергии фиг.1, этот накопитель 4 энергии при работе имеет переменное напряжение, когда он непосредственно, т.е. без регулировочного звена, такого как, например, конвертер, подключается к сети 13 накопления энергии. Чтобы управлять или регулировать энергообмен с накопителем 4 энергии, в качестве регуляторов 21, 22 мощности находят применение выпрямители тока, с помощью которых могут соединяться часть сети переменного напряжения и часть сети постоянного напряжения. Во избежание повторов относительно совпадающих составных частей ссылаемся на описание к фиг.1, а также на введенные там ссылочные обозначения.

На фиг.3 сеть 1 постоянного напряжения дополнена соединительным преобразователем 2, который непосредственно соединяет друг с другом две части 11, 12 сети постоянного напряжения. При этом для соединения с сетью 13 накопления энергии могут проектироваться настолько меньшие соответствующие силовые преобразователи 21, 22, чтобы учитывалась только потребность в энергии к или от накопителя энергии. Управление или, соответственно, регулирование обмена энергией между частями сети постоянного напряжения осуществляется с помощью соединительного преобразователя 2. И в этом примере осуществления можно применять инерционный накопитель вместо батареи. Тогда в этом случае вместо DC/DC–преобразователей в качестве регуляторов 21, 22 мощности снова находит применение выпрямитель тока соответственно фиг.2. При мощном соединительном преобразователе 2, который спроектирован для снабжения второй части 12 сети постоянного напряжения, можно обойтись без устройства 5 ввода энергии для соединения с сетью 6 переменного напряжения во второй части 12 сети постоянного напряжения. Во избежание повторов относительно совпадающих составных частей ссылаемся на описание к фиг.1 и 2, а также на введенные там ссылочные обозначения.

Одна из возможностей интеграции нескольких накопителей 4, 41 энергии, в частности нескольких различных накопителей 4, 41 энергии, в сеть 1 постоянного напряжения показана на фиг.4. При этом соединительный преобразователь 2 дополняется другой сетью 14 накопления энергии. Для обмена энергией с этой другой сетью 14 накопления энергии соединительный преобразователь 2 имеет третий регулятор 23 мощности и четвертый регулятор 24 мощности. С их помощью в сети 1 постоянного напряжения может размещаться другой накопитель 41 энергии. В зависимости от вида накопителя 4, 41 энергии, как уже упомянуто выше, в качестве регуляторов 21, 22, 23, 24 мощности находят применение DC/DC–преобразователи или выпрямители тока. Во избежание повторов относительно совпадающих составных частей ссылаемся на описание к фиг.1–3, а также на введенные там ссылочные обозначения. Благодаря сравнительно большому количеству регуляторов 21, 22, 23, 24 мощности и в этом примере осуществления можно обойтись без одного из изображенных устройств ввода энергии соответственно фиг.3.

На фиг.5 показан пример осуществления, который был дополнен одним коммутационным устройством 31 и другим коммутационным устройством 32. С помощью этого соединительного преобразователя 2, в зависимости от положения коммутационных устройств 31, 32, можно либо регулировать или управлять передачей энергии между частями 11, 12 сети постоянного напряжения, либо заряжать или, соответственно, разряжать накопитель 4 энергии. При этом без добавления других электронных звеньев регулирования мощности повышается редундантность сети 1 постоянного напряжения, так как даже при отказе одного из регуляторов 21, 22 мощности по–прежнему возможна работа сети 1 постоянного напряжения. Благодаря этой редундантности можно обойтись без применения второго устройства 5 ввода энергии для соединения с сетью 6 переменного напряжения без значительного негативного влияния на доступность сети 1 постоянного напряжения. Во избежание повторов относительно совпадающих составных частей ссылаемся на описание к фиг.1–4, а также на введенные там ссылочные обозначения.

На фиг.6 показана кольцевая конструкция сети 1 постоянного напряжения. При этом части 11, 12 сети постоянного напряжения образованы каждая проводом 51, 52. Соединение проводов 51, 52 с регуляторами 21, 22, 23, 24 мощности осуществляется противоположными концами каждого из проводов 51, 52. При этом провода 51, 52 могут быть выполнены в виде кабелей или в виде токоведущей шины. Первое коммутационное устройство 51 при ошибке в первой части 11 сети постоянного напряжения позволяет отключать только некоторую часть первой части 11 сети постоянного напряжения, в которой имеется ошибка. При этом в работе могут оставаться больше электрических устройств 3, чем это происходит в изображенных ранее примерах осуществления. Тогда в случае ошибки надо отключить коммутационное устройство 53 и, в зависимости от места ошибки, первый или третий регулятор 21, 23 мощности во избежание негативных последствий этой ошибки для остальных электрических устройств 3 сети 1 постоянного напряжения. Соответствующее относится ко второму проводу 52 второй части 12 сети постоянного напряжения и имеющемуся там второму коммутационному устройству 54, а также второму и четвертому регулятору 22, 24 мощности.

При этом первый и второй включатель 53, 54, которые позволяют даже при имеющемся протекании тока производить операцию переключения и переходить в разомкнутое состояние, могут быть выполнены в виде контактора. Альтернативно можно посредством регуляторов 21, 22, 23, 24 мощности снижать ток в коммутационном устройстве 53, 54 до нуля и затем размыкать коммутационное устройство 53, 54. Поэтому вместо контактора в качестве коммутационного устройства 53, 54 может также применяться разъединитель. Во избежание повторов относительно совпадающих составных частей ссылаемся на описание к фиг.1–5, а также на введенные там ссылочные обозначения.

Итак, изобретение касается сети постоянного напряжения, имеющей первую часть сети постоянного напряжения, вторую часть сети постоянного напряжения, сеть накопления энергии, первый силовой преобразователь, второй силовой преобразователь и накопитель энергии. Для усовершенствования сети постоянного напряжения предлагается, чтобы первая часть сети постоянного напряжения и сеть накопления энергии были соединены друг с другом посредством первого силового преобразователя, при этом вторая часть сети постоянного напряжения и сеть накопления энергии соединены друг с другом посредством второго силового преобразователя, при этом сеть накопления энергии соединена с накопителем энергии таким образом, что сеть накопления энергии имеет напряжение накопителя энергии, при этом первая часть сети постоянного напряжения и/или вторая часть сети постоянного напряжения могут соединяться по меньшей мере с одной сетью переменного напряжения через по меньшей мере одно устройство ввода энергии. Далее, изобретение касается способа управления такой сетью постоянного напряжения, при котором при появлении ошибки в сети постоянного напряжения в зависимости от места ошибки отключается по меньшей мере один из силовых преобразователей.

Claims

1. Сеть (1) постоянного напряжения, имеющая

– первую часть (11) сети постоянного напряжения,

– вторую часть (12) сети постоянного напряжения,

– сеть (13) накопления энергии,

– первый силовой преобразователь (21),

– второй силовой преобразователь (22) и

– накопитель (4) энергии,

при этом первая часть (11) сети постоянного напряжения и сеть (13) накопления энергии соединены друг с другом посредством первого силового преобразователя (21), при этом вторая часть (12) сети постоянного напряжения и сеть (13) накопления энергии соединены друг с другом посредством второго силового преобразователя (22),

при этом сеть (13) накопления энергии соединена с накопителем (4) энергии таким образом, что сеть (13) накопления энергии имеет напряжение накопителя (4) энергии,

при этом первая часть (11) сети постоянного напряжения и/или вторая часть (12) сети постоянного напряжения могут соединяться по меньшей мере с одной сетью (6) переменного напряжения через по меньшей мере одно устройство (5) ввода энергии, отличающаяся тем, что

сеть (1) постоянного напряжения имеет по меньшей мере один соединительный преобразователь (2), при этом первая часть (11) сети постоянного напряжения и вторая часть (12) сети постоянного напряжения соединены друг с другом посредством соединительного преобразователя (2).

2. Сеть (1) постоянного напряжения по п.1, при этом первый силовой преобразователь (21) и второй силовой преобразователь (22) имеют по преобразователю постоянного напряжения, и напряжение накопителя (4) энергии представляет собой постоянное напряжение.

3. Сеть (1) постоянного напряжения по п.1, при этом первый силовой преобразователь (21) и второй силовой преобразователь (22) имеют по выпрямителю тока, и напряжение накопителя (4) энергии представляет собой переменное напряжение.

4. Сеть (1) постоянного напряжения по любому из пп.1–3, при этом соединительный преобразователь (2) имеет третий силовой преобразователь (23), четвертый силовой преобразователь (24) и дополнительную сеть (14) накопления энергии, при этом первая часть (11) сети постоянного напряжения и дополнительная сеть (14) накопления энергии соединены друг с другом посредством третьего силового преобразователя (23), при этом вторая часть (12) сети постоянного напряжения и дополнительная сеть (14) накопления энергии соединены друг с другом посредством четвертого силового преобразователя (24), при этом дополнительная сеть (14) накопления энергии соединена с дополнительным накопителем (41) энергии таким образом, что дополнительная сеть (14) накопления энергии имеет напряжение дополнительного накопителя (41) энергии.

5. Сеть (1) постоянного напряжения по п.4, при этом третий силовой преобразователь (23) и четвертый силовой преобразователь (24) имеют по преобразователю постоянного напряжения, и напряжение дополнительного накопителя (41) энергии представляет собой постоянное напряжение.

6. Сеть (1) постоянного напряжения по п.4, при этом третий силовой преобразователь (23) и четвертый силовой преобразователь (24) имеют по выпрямителю тока, и напряжение дополнительного накопителя (41) энергии представляет собой переменное напряжение.

7. Сеть (1) постоянного напряжения по любому из пп.1–6, при этом между соединительным преобразователем (2) и первой частью (11) сети постоянного напряжения расположено одно коммутационное устройство (31), при этом дополнительное коммутационное устройство (32) соединяет точку (33), которая находится на соединении между соединительным преобразователем (2) и коммутационным устройством (31), с сетью (13) накопления энергии.

8. Сеть (1) постоянного напряжения по любому из пп.1–7, при этом первая часть (11) сети постоянного напряжения имеет первый провод (51), который расположен между первым силовым преобразователем (21) и соединительным преобразователем (2), причем первый провод (51) имеет первое коммутационное устройство (53), при этом вторая часть (12) сети постоянного напряжения имеет второй провод (52), который расположен между вторым силовым преобразователем (22) и соединительным преобразователем (2), причем второй провод (52) имеет второе коммутационное устройство (54).

9. Способ управления сетью (1) постоянного напряжения по любому из пп.1–8, в котором при возникновении ошибки в сети (1) постоянного напряжения в зависимости от места ошибки отключают по меньшей мере один из силовых преобразователей (21, 22, 23, 24).