WO2007033841A1 - Vorrichtung zur redundanten energieversorgung wenigstens einer last - Google Patents

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WO2007033841A1
WO2007033841A1 PCT/EP2006/060264 EP2006060264W WO2007033841A1 WO 2007033841 A1 WO2007033841 A1 WO 2007033841A1 EP 2006060264 W EP2006060264 W EP 2006060264W WO 2007033841 A1 WO2007033841 A1 WO 2007033841A1
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voltage
power
converter
parallel
intermediate circuit
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PCT/EP2006/060264
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Ed Bourgeau
Jörg FLOTTEMESCH
Jürgen MOSER
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Siemens Aktiengesellschaft
Transocean Offshore Deepwater Drilling Inc.
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    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Definitions

  • the invention relates to a device for the redundant power supply of at least one load having a first power converter, which is connectable via a first terminal to a first AC voltage network, a second power converter, which is connectable via a second terminal to a second AC voltage network, and a DC voltage intermediate circuit, which connects the first power converter on the DC side with the second power converter.
  • Such a device is already known from DE 103 40 625 Al.
  • the device shown there has a first pulse converter and a second pulse converter, wherein the pulse converter are connected to each other via a DC voltage intermediate circuit.
  • Each pulse-controlled converter consists of a so-called 6-pulse bridge circuit with turn-off power semiconductors.
  • Such devices also called short coupling serve to couple energy distribution transmission networks, wherein the energy distribution networks can have different frequencies, voltage levels, neutral point treatment or phase positions.
  • Devices for redundant power supply are used, for example, on drilling ships or on drilling platforms.
  • So drilling ships and drilling platforms are known, which are not anchored in drilling operations at greater depths of water, but are dynamically positioned by means of so-called thruster.
  • the thrusters are designed as speed- and azimuth-adjustable drives, so that a precise positioning tion of drilling vessels or drilling platforms without anchoring is possible.
  • a power failure of more than 45 seconds can lead to high costs, mechanically decoupled because in such a case, the strands on necessary for performing of the bore drilling rigs and pelt after re-positioning of the drilling vessel or the drilling platform again fauxgekop ⁇ takes.
  • To drive such motors or drives therefore a secure power supply is required.
  • the object of the invention is therefore to provide a device of the type mentioned, with a redundant power supply is possible.
  • the invention achieves this object in that the DC voltage intermediate circuit has at least one load connection for supplying energy to a load.
  • the device known for example by the term short coupling no longer serves to couple second networks. Rather, the provision of a load connection, which is connected to the DC voltage intermediate circuit, enables the redundant energy supply of a load that can be connected to the load connection. Therefore, such a device is particularly suitable for installa tion ⁇ on drilling vessels or drilling platforms, with adjustable speed and azimuth drives, such as the so-called thrusters, are equipped for positioning the drilling vessels or drilling platforms at great water depths.
  • the energy supply of the loads connected to the DC intermediate circuit from the second alternating voltage network is possible in normal operation, the supply of the loads being taken over by the first alternating voltage network when the AC voltage in the said second AC voltage network collapses.
  • the power converter according to the invention have conveniently off power semi ⁇ conductor such as GTOs or IGBTs.
  • the turn-off power semiconductors are clocked, for example, in the kilohertz range by a pulse width modulation, so that correspondingly short transition times when switching from the second to the first AC voltage network are made possible. With such short switching times, incorrect positioning is reliably avoided.
  • the regulation of the power converters which can also be referred to as converters in this case, is basically arbitrary within the scope of the invention.
  • the first power converter has a first DC voltage regulation for controlling a DC voltage of a DC intermediate voltage. circle up.
  • the first inverter then serves to build up a suitable DC voltage in the DC intermediate circuit.
  • the second power converter has a power control for regulating the power flow via the second power converter, wherein the power control is performed on a negative target DC power whose amount corresponds to the amount of power absorbed by all loads.
  • the power supply of the connected to the DC voltage intermediate circuit loads through the two ⁇ te AC voltage system takes place, wherein the power control on a negative nominal DC power is carried out.
  • measuring sensors for measuring the load side recorded power.
  • the load connection is preceded by calibrated voltage and current transformers, with whose output signals the power consumed by the loads can be measured.
  • the first power converter serves to maintain the DC voltage in the DC voltage intermediate circuit and to simultaneously control the reactive power in the first AC voltage network.
  • the first power converter regulates the DC voltage of the DC voltage intermediate circuit, despite the lack of power supply almost instantaneously after, so that, despite the To ⁇ sammenbruches of the second alternating voltage network no noticeable interruption of the power supply of the loads coming.
  • a collapse of the first alternating voltage network would have the collapse of the DC voltage in the DC intermediate circuit in the wake, so that a further drive of the loads would be excluded.
  • the second converter comprises a second voltage Rege ⁇ lung for regulating the voltage in the DC voltage intermediate circuit.
  • both converters regulate since, according to the DC voltage of the DC intermediate circuit, all loads equally from at ⁇ the nets are supplied. The failure of a network - and regardless of which network - would thus have no lasting influence on the drive, since the intact AC voltage network takes over the supply of the loads.
  • the duration of the transition of the energy supply from one AC voltage network to the other AC voltage network is according to the invention in the range of a few milliseconds.
  • Mutual influencing of the power converters by vibrations in the DC voltage intermediate circuit can be prevented by a suitable selection of the control parameters. Therefore, the current controller are expediently designed so that overshoot and mutual interference of the power converter is prevented. Such regulations are known to the person skilled in the art.
  • the DC intermediate circuit has DC interruptors .
  • Such DC circuit breakers are realized for example as a conventional fuse, a blast or an electronic switch.
  • the DC voltage intermediate circuit current branches consists advantageously of a plurality of DC ⁇ , each DC branch, which may also be referred to as a power block, being monitored individually and being protected by the DC interrupters.
  • a equal Circuit breaker then enables selective interrup ⁇ -law of the respectively affected DC branch in error ⁇ case without the operation of the other DC branches be ⁇ is impaired.
  • each power converter is composed of series-connected power blocks .
  • Such Leis ⁇ processing blocks are designated according to the prior art as Power Electronic Buildung block and are known, need not be discussed so that at this point then closer to the expert as such.
  • the power blocks he ⁇ possible a modular design of the converter and in this way the adaptation of the converter to any voltage levels.
  • the power converter and the DC voltage intermediate circuit for medium voltages and for driving corresponding loads are designed, the central ⁇ is voltage range between 1 kV and 52 kV.
  • each power block is connected to the DC intermediate circuit via an interrupter unit.
  • an interrupter unit In this way, the exchange of a power block is made possible, without interrupting the connection of the remaining power blocks with the DC link, so that the maintenance and the maintenance of the device according to the invention are simplified.
  • each load port is selrichterantrieb a Wech ⁇ with the dc link comparable prevented.
  • the use of an inverter drive enables the drive of AC motors, whereby the drive frequency of the loads can be set as desired.
  • the device according to the invention has a first parallel converter, which is connected via a first connection branch to the first connection and the first converter, and a second parallel converter to the second connection via a second connection branch Power converter is connected, wherein the first parallel converter and the second parallel converter are connected to each other via a parallel DC voltage intermediate circuit.
  • two short couplings can be connected in parallel or better antiparallel between the first AC voltage network and the second AC voltage network.
  • the parallel short coupling can be designed for lower voltages and therefore more cost-effectively than the main short coupling.
  • the parallel short- circuit coupling is, for example, a low-voltage short- circuit coupling with appropriately designed power converters.
  • the parallel converter of the parallel Kurzkupplung basically serve to provide an AC voltage for the first power converter in case of failure of the AC network, so that a power supply is also provided when the first AC power supply fails due to error. In Normalbe ⁇ operation and in case of failure of the second AC voltage system ar ⁇ but the parallel short coupling beitet idle. It is essential that in the event of a failure or an error in the first alternating voltage network, the faulty first alternating voltage network is thus locked in relation to the first parallel converter with respect to the parallel short coupling.
  • the locking takes place for example by a switch which is arranged between the first AC voltage network and the first parallel converter and the first power converter.
  • the switch to the first ⁇ circuit is realized, for example.
  • the parallel ⁇ short coupling expediently a statics, the lower is as the statics of feeding into the first AC mains generators. Otherwise, the parallel short coupling would work against the first alternating voltage network, which is not locked in normal operation with respect to the first converter.
  • the second parallel converter has a parallel DC voltage control for controlling the DC voltage of the DC intermediate voltage intermediate circuit.
  • the first parallel converter has an AC voltage regulation for controlling the AC voltage in the first connection branch. The regulation of the parallel to the first and second converters arranged first and second parallel converter is exactly the reverse of the first or second
  • the first connection and / or the second connection are interruption units.
  • Breaker units are, for example, as such known switchgear or switch, which are connectable to the AC mains.
  • the switches can be mechanical switches or electro ⁇ African switch.
  • the first converter and / or the first parallel converter are each connected via a first transformer to the first terminal branch and the second current ⁇ judge and / or the second parallel converter each via a second transformer to the second terminal branch.
  • first transformer and the second current ⁇ judge and / or the second parallel converter each via a second transformer to the second terminal branch.
  • parallel load connections it is also possible within the scope of the invention for parallel load connections to be connected to the parallel DC voltage intermediate circuit which can be connected to a load.
  • the invention further relates to a system having a first AC voltage network and a second AC voltage network, thus a device according to one of the preceding claims.
  • FIG. 1 shows a short coupling according to the prior art for coupling two alternating voltage networks
  • FIG. 2 shows an embodiment of the device according to the invention in a schematic representation
  • 3 shows a further embodiment of the device OF INVENTION ⁇ to the invention in a schematic representation
  • Figure 5 shows another embodiment of the inventions ⁇ inventive device in a schematic representation
  • Figure 6 show a further embodiment of the inventions ⁇ inventive device in a schematic representation.
  • FIG. 1 shows a close coupling 1 as a device according to the prior art.
  • the previously known short coupling 1 has a first power converter 2 and a second power converter 3, which are connected to one another via a DC voltage intermediate circuit 4 on the DC side.
  • the DC voltage ⁇ intermediate circuit 4 includes energy storage, in this case, capacitors 5, to maintain the DC voltage.
  • the construction of the power converters 2 and 3, the person skilled in the loading stripped need to be addressed so that at this point to this not precisely turned ⁇ . They consist essentially of a 6-pulse bridge circuit with turn-off power semiconductors, in this case IGBTs, wherein a freewheeling diode arranged in opposite directions is connected in parallel to each disconnectable power semiconductor.
  • the power converter 2 is connected on the voltage side via a first terminal branch 6 to a first switch 7, which serves as a terminal for connecting a first AC voltage network 8.
  • a transformer 9 is provided for indukti ⁇ ven coupling of the first power converter 2 with the first exchange sellidsnetz 8 when the switch 7, a transformer 9 is provided.
  • the second power converter 3 is likewise connected via a transformer 9 and a second connection branch 10 to a second switch 11 as a second connection. By switching on the switch 11, the second power converter 3 is therefore inductively coupled to a second AC voltage network 12.
  • any power transmission from the first alternating voltage network 8 to the second alternating voltage network 12 or from the second alternating voltage network 12 into the first alternating voltage network 8 is made possible.
  • the schematic representation of the first and the second converter 2, 3 only schematically indicated capacitances and inductances whose interconnection and mode of operation is also known in the art.
  • the illustrated device 13 also has a first power converter 2 and a second power converter 3, which are connected with a DC voltage intermediate circuit 4 gleichwoodssei- tig each other. Via a first terminal branch 6 and via a first switch 7, the first power converter 2 can be connected to a first AC voltage grid 8, whereas the second power converter 3 can be coupled to a second AC power grid 12 via a second terminal branch 10 and a second switch 11.
  • the illustrated device 13 also has a first power converter 2 and a second power converter 3, which are connected with a DC voltage intermediate circuit 4 gleichwoodssei- tig each other.
  • the first power converter 2 can be connected to a first AC voltage grid 8
  • the second power converter 3 can be coupled to a second AC power grid 12 via a second terminal branch 10 and a second switch 11.
  • AC voltage grids 8 and 12 each have their own energy supply, here in the form of a generator, and are provided inter alia for supplying energy to so-called thrusters 14, which are used to position a drill ship. when the drillship drills in deep waters.
  • thrusters are variable speed and azimuth variable motors. Since even a short-term failure of the power supply of the thruster would have high costs in the wake, in addition to the second alternating voltage network 12 which provides the power required by the thrusters 14 in normal operation, a first Purplespan ⁇ Vietnamesesnetz 8 is provided, converted to the as needed who ⁇ should.
  • the DC intermediate circuit 4 is connected to two load ⁇ terminals.
  • the connection between DC voltage intermediate circuit and the load terminals takes place by means of load connection lines 15a and 15b, which are galvanically connected to the positive connection line 4a of the DC voltage intermediate circuit 4 and to the negative connection line 4b of the DC intermediate circuit 4.
  • the load connection are two drive inverter switches 16 pre ⁇ which are selschreib arranged to convert the DC voltage into an alternating.
  • the drive inverter 16 are well known to those skilled in the art, so this need not be addressed here at this point.
  • the drive inverters 16 generate an alternating voltage or an alternating current with the desired voltage amplitude, phase position and frequency.
  • the control of the first power converter 2 is effected by a DC voltage control, which adjusts a predetermined DC voltage in the DC intermediate circuit 4, which is predetermined as the setpoint of the control.
  • the DC voltage regulation is schematically indicated in FIG. 2 by the arrow with Udc.
  • a regulation of the reactive power Q of the first AC voltage network 8 is obtained. made possible. This is indicated in FIG. 2 by the arrow denoted by Q.
  • the second power converter 3 has a power control 17 which is connected to schematically indicated measuring units 18, the measuring units 18 comprising voltage transformers which generate an output signal proportional to the direct current and / or the alternating current and the direct voltage and / or alternating voltage , the DC voltage values is converted sampled to obtain samples by a scanning unit and with ⁇ means of an analog / digital converter into digital DC values ⁇ respectively.
  • the DC voltage regulation also has a parameterized risierbare nominal DC power of the DC voltage regulation is used as the desired value, after which the power semiconductors, in this case the IGBTs, of the second converter 3 so ge ⁇ be ignites that predetermined by the nominal DC power output second through the Power converter 3 is transmitted.
  • a negative setpoint DC power is set, which corresponds in magnitude to the power that is absorbed by the thrusters 14.
  • a power flow in the direction of the arrow labeled P is provided by the second AC voltage network 12 to the thrusters 14.
  • the first AC voltage network 8 serves to maintain the DC voltage Udc in the DC voltage intermediate circuit 4th
  • Figure 3 shows an embodiment which ensures even in a failure of the first AC voltage system 8, the Energyver ⁇ supply the thruster fourteenth
  • the short coupling 13 is a parallel Kurzkupplung 19 connected in a manner antiparallel.
  • a first parallel converter 20 is inductively coupled by means of a transformer 9 to the first terminal branch 6.
  • the first parallel converter 20 is ⁇ with a second parallel converter 21 via a likewise bipolar Ü connected Parallelreteszwi- intermediate circuit 22nd
  • the second converter 21 is connected to medium-means of the second transformer 9 to the second terminal ⁇ branch 10 and has a Parallelretesre- gelung for controlling the DC voltage of the Parallel Eisen- DC link 22, which is indicated in Figure 3 only by the designated UDC arrow ,
  • the first parallel converter 20 has an AC voltage control, with which an AC voltage which can be generated in the first connection branch 6 can be controlled.
  • the parallel Kurzkupplung 19 generates an AC voltage in the terminal branch 6, with which the operation of the first
  • the parallel short coupling 19 and the short coupling 13 can be designed for any voltage ranges.
  • the short coupling 13 is designed for the medium-voltage range, ie for voltages between 1 kV and 52 kV, whereas the parallel short coupling 21 is set up for the low-voltage range. In this way, a redundant drive of both larger 14 and smaller loads or motors 24, 25 allows.
  • Just for the record was to sen ⁇ hingewie that the cost of a designed for low-voltage parallel close coupler 19 are lower than for the short coupling 13, which is designed for medium voltage.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the OF INVENTION ⁇ to the invention apparatus, to the parallel circuit 22 is a figurative not shown parallel load connection is ⁇ closed is which a parallel drive inverter is preceded 23 to drive a supplementary load 24th Furthermore, a DC motor 25 is connected directly to the parallel DC voltage intermediate circuit 22.
  • Figure 5 shows a further embodiment of the OF INVENTION ⁇ to the invention device which largely corresponds to the embodiment shown in FIG. 4 In this case, however, the parallel DC voltage intermediate circuit 22 is connected via DC voltage lines 26a and 26b on the DC side with an emergency converter 27, the emergency converter 27 connected on the AC side via an emergency switch 28 with an alternating voltage leading emergency power system 29.
  • Another emergency converter which is connected on the DC side with the DC voltage intermediate circuit 4 and the AC side with a further emergency power system or with the same emergency power system 29 is figuratively not shown for reasons of clarity.
  • the emergency power system 29 or by the emergency power grids the probability of failure of the power supply for the loads is further reduced.
  • the first and second AC voltage network and the emergency power network (s) can independently of one another have any number of phases.
  • Figure 6 shows a further embodiment sentlichen in We ⁇ corresponds to the embodiments shown in Figure 2, however, the second converter 3 likewise has DC voltage regulation, which is independent of the DC voltage regulation of the first converter. 2 In this case, the regulation of the first power converter 2 and the two ⁇ th power converter 3 in a manner that mutual interference of the power converters 2 and 3 are prevented for example by vibrations in the DC voltage intermediate circuit 4.
  • the converters 2 and 3, for example, have a modular design and have power blocks, which are also referred to as Power Electronic Building Blocks. Power Electro ⁇ nic building blocks are known, need to be so not be discussed in more detail at this point in the art as such.
  • the dependent terbrecherüen 30 is, for example, be Si ⁇ fuses, electric switches or the like.
  • FIG. 7 shows the exemplary embodiment according to FIG. 6, but according to FIG. 4 an additional parallel parallel clutch 19 connected in antiparallel for powering smaller loads 24, 25 is provided.
  • the regulation of the power converters 2, 3 of the short coupling 13 is carried out as explained in connection with the embodiment of Figure 6.
  • the regulation of the parallel Kurzkupplung 19 takes place as explained in connection with the embodiment of Figure 4, again with an emergency power supply 29 connectable emergency power converter 27 is provided for both short couplings 13, 19.

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Abstract

Um eine Vorrichtung zur redundanten Energieversorgung wenigstens einer Last (14) mit einem ersten Stromrichter (2), der über einen ersten Anschluss (7) mit einem ersten Wechselspannungsnetz (8) verbindbar ist, einem zweiten Stromrichter (3), der über einen zweiten Anschluss (11) mit einem zweiten Wechselspannungsnetz (12) verbindbar ist, und einem Gleichspannungszwischenkreis (4), der den ersten Stromrichter (2) gleichspannungsseitig mit dem zweiten Stromrichter (3) verbindet, bereitzustellen, mit der eine redundante Energieversorgung ermöglicht ist, wird vorgeschlagen, dass der Gleichspannungszwischenkreis (4) wenigstens einen Lastanschluss zur Energieversorgung einer Last (14) aufweist.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zur redundanten Energieversorgung wenigstens einer Last
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur redundanten Energieversorgung wenigstens einer Last mit einem ersten Stromrichter, der über einen ersten Anschluss mit einem ersten Wechselspannungsnetz verbindbar ist, einem zweiten Stromrich- ter, der über einen zweiten Anschluss mit einem zweiten Wechselspannungsnetz verbindbar ist, und einem Gleichspannungszwischenkreis, der den ersten Stromrichter gleichspannungs- seitig mit dem zweiten Stromrichter verbindet.
Eine solche Vorrichtung ist bereits aus der DE 103 40 625 Al bekannt. Die dort gezeigte Vorrichtung weist einen ersten Pulsstromrichter sowie einen zweiten Pulsstromrichter auf, wobei die Pulsstromrichter über einen Gleichspannungszwischenkreis miteinander verbunden sind. Jeder Pulsstromrichter besteht aus einer so genannten 6-Puls-Brückenschaltung mit abschaltbaren Leistungshalbleitern. Solche auch Kurzkupplung genannten Vorrichtungen dienen im Bereich der Energieverteilung zur Kopplung von Energieverteilungsübertragungsnetzen, wobei die Energieverteilungsnetze unterschiedliche Frequen- zen, Spannungsebenen, Sternpunktbehandlung oder Phasenlagen aufweisen können.
Vorrichtungen zur redundanten Energieversorgung gelangen beispielsweise auf Bohrschiffen oder auf Bohrplattformen zum Einsatz. So sind Bohrschiffe und Bohrplattformen bekannt, die bei Bohrvorgängen in größeren Wassertiefen nicht verankert sind, sondern mittels so genannter Thruster dynamisch positioniert werden. Die Thruster sind als drehzahl- und azimutverstellbare Antriebe ausgelegt, so dass eine genaue Positionie- rung der Bohrschiffe oder Bohrplattformen ohne Verankerung ermöglicht ist. Ein Ausfall der Energieversorgung von mehr als 45 Sekunden kann zu hohen Kosten führen, da in einem solchen Falle das zum Durchführen der Bohrung notwendige Bohrge- stänge mechanisch entkoppelt und nach erneuter Positionierung des Bohrschiffes oder der Bohrplattform wieder zusammengekop¬ pelt werden müsste. Zum Antrieb solcher Motoren oder Antriebe ist daher eine sichere Energieversorgung erforderlich. Aus diesem Grunde sind Bohrschiffe und/oder Bohrplattformen übli- cherweise mit einem redundanten Energieversorgungsnetz ausgerüstet. Zusätzlich zu diesen beiden Energieversorgungsnetzen ist üblicherweise ein Notnetz vorhanden, auf das im Fehlerfall umgestellt werden kann. Jedes Energieversorgungsnetz wird über eigene Generatoren mit Energie gespeist. Zur Kupp- lung der Energieversorgungsnetze dient beispielsweise ein me¬ chanischer Schalter. Dieser Kopplung haftet jedoch der Nachteil an, dass das fehlerbehaftete Energieversorgungsnetz das fehlerfreie Energieversorgungsnetz nachteilig beeinflussen kann. Diese Beeinflussung ist jedoch unerwünscht. Ferner ist bekannt, anstelle eines Schalters einen drehzahlveränderbaren Antrieb über Umschalter auf beide Energieversorgungsnetze zu schalten. Eine solche Zuschaltung eines Antriebs ist jedoch zeitbehaftet, so dass es in der Übergangsphase der Umschal- tung zu Fehlpositionierungen kommen kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit der eine redundante Energieversorgung ermöglicht ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der Gleichspannungszwischenkreis wenigstens einen Lastanschluss zur E- nergieversorgung einer Last aufweist. Erfindungsgemäß dient die beispielsweise unter dem Begriff Kurzkupplung bekannte Vorrichtung nicht mehr länger zur Kopplung zweiter Netze. Vielmehr wird durch das Vorsehen eines Lastanschlusses, der mit dem Gleichspannungszwischenkreis verbunden ist, die redundante Energieversorgung einer an den Lastanschluss anschließbaren Last ermöglicht. Eine solche Vorrichtung eignet sich daher insbesondere für eine Installa¬ tion auf Bohrschiffen oder Bohrinseln, die mit drehzahl- und azimutverstellbaren Antrieben, wie beispielsweise den so ge- nannten Thrustern, zur Positionierung der Bohrschiffe oder Bohrinseln in großen Wassertiefen ausgerüstet sind. So ist beispielsweise die Energieversorgung der an dem Gleichspannungszwischenkreis angeschlossenen Lasten aus dem zweiten Wechselspannungsnetz im Normalbetrieb möglich, wobei bei ei- nem Zusammenbruch der Wechselspannung in dem besagten zweiten Wechselspannungsnetz die Versorgung der Lasten von dem ersten Wechselspannungsnetz übernommen wird. Die Stromrichter weisen erfindungsgemäß zweckmäßigerweise abschaltbare Leistungshalb¬ leiter wie beispielsweise GTOs oder IGBTs auf. Die abschalt- baren Leistungshalbleiter werden beispielsweise im Kiloherzbereich durch eine Pulsweitenmodulation getaktet, so dass entsprechend kurze Übergangszeiten beim Umschalten vom zweiten auf das erste Wechselspannungsnetz ermöglicht sind. Bei solch kurzen Umschaltzeiten sind Fehlpositionierungen sicher vermieden.
Die Regelung der Stromrichter, die in diesem Fall auch als Umrichter bezeichnet werden können, ist im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterentwicklung weist jedoch der erste Stromrichter eine erste Gleichspannungsregelung zur Regelung einer Gleichspannung eines Gleichspannungszwischen- kreises auf. Der erste Umrichter dient dann zum Aufbau einer zweckmäßigen Gleichspannung im Gleichspannungszwischenkreis.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterentwicklung weist der zweite Stromrichter eine Leistungsregelung zur Regelung des Leistungsflusses über den zweiten Stromrichter auf, wobei die Leistungsregelung auf eine negative Sollgleichleistung erfolgt, deren Betrag dem Betrag der von allen Lasten aufgenommen Leistung entspricht. Gemäß dieser vorteilhaften Weiter- entwicklung erfolgt die Energieversorgung der an dem Gleichspannungszwischenkreis angeschlossenen Lasten durch das zwei¬ te Wechselspannungsnetz, wobei die Leistungsregelung auf eine negative Sollgleichleistung erfolgt. Insbesondere bei dem Einsatz von Motoren als Last, deren aufgenommene Leistung sich über die Zeit hinweg fortwährend ändert, ist es daher zweckmäßig, Messsensoren zum Messen der lastseitig aufgenommenen Leistung einzusetzen. So sind beispielsweise dem Last- anschluss geeichte Spannungs- und Stromwandler vorgeschaltet, mit deren Ausgangs Signalen die durch die Lasten aufgenommene Leistung messbar ist. Aus der gemessenen verbrauchten Leistung wird durch die Regelung die negative Sollgleichleistung gleichen Betrages bestimmt und als Sollwert bei der Leis¬ tungsregelung verwendet. Somit kommt es zur Versorgung der Lasten durch das zweite Versorgungsnetz. Der erste Stromrich- ter dient hingegen zur Aufrechterhaltung der Gleichspannung im Gleichspannungszwischenkreis sowie zur gleichzeitigen Steuerung der Blindleistung in dem ersten Wechselspannungsnetz. Bei einem Ausfall des zweiten Wechselspannungsnetzes regelt der erste Stromrichter die Gleichspannung des Gleich- spannungszwischenkreises trotz der fehlenden Leistungsversorgung nahezu verzögerungsfrei nach, so dass es trotz des Zu¬ sammenbruches des zweiten Wechselspannungsnetzes zu keiner merklichen Unterbrechung der Energieversorgung der Lasten kommt. Ein Zusammenbruch des ersten Wechselspannungsnetzes hätte jedoch bei dieser Ausgestaltung der Erfindung den Zusammenbruch der Gleichspannung im Gleichspannungszwischenkreis im Gefolge, so dass ein weiterer Antrieb der Lasten ausgeschlossen wäre.
Aus diesem Grunde sieht eine Weiterentwicklung der Erfindung vor, dass der zweite Stromrichter eine zweite Spannungsrege¬ lung zur Regelung der Spannung im Gleichspannungszwischenkreis aufweist. Da gemäß dieser Weiterentwicklung beide Stromrichter die Gleichspannung des Gleichspannungszwischenkreises regeln, sind sämtliche Lasten gleichermaßen aus bei¬ den Netzen versorgbar. Der Ausfall eines Netzes - und zwar egal welchen Netzes - hätte somit keinen nachhaltigen Ein- fluss auf den Antrieb, da das jeweils intakte Wechselspan- nungsnetz die Versorgung der Lasten übernimmt. Die Zeitdauer des Überganges der Energieversorgung von einem Wechselspannungsnetz zum anderen Wechselspannungsnetz liegt erfindungsgemäß im Bereich einiger Millisekunden. Eine gegenseitige Beeinflussung der Stromrichter durch Schwingungen im Gleich- spannungszwischenkreis ist durch eine geeignete Auswahl der Regelparameter verhinderbar. Daher sind die Stromregler zweckmäßigerweise so ausgelegt, dass ein Überschwingen und eine gegenseitige Beeinflussung der Stromrichter verhindert ist. Solche Regelungen sind dem Fachmann bekannt.
Gemäß einer diesbezüglichen zweckmäßigen Weiterentwicklung weist der Gleichspannungszwischenkreis Gleichstromunterbre¬ cher auf. Solche Gleichstromunterbrecher sind beispielsweise als eine übliche Sicherung, eine Sprengsicherung oder aber ein elektronischer Schalter realisiert. Der Gleichspannungs¬ zwischenkreis besteht vorteilhafterweise aus mehreren Gleich¬ stromzweigen, wobei jeder Gleichstromzweig, der auch als Leistungsblock bezeichnet werden kann, einzeln überwacht und durch die Gleichstromunterbrecher geschützt wird. Ein Gleich- Stromunterbrecher ermöglicht dann eine selektive Unterbre¬ chung des jeweils betroffenen Gleichstromzweiges im Fehler¬ fall, ohne dass der Betrieb der anderen Gleichstromzweige be¬ einträchtigt ist.
Vorteilhafterweise ist jeder Stromrichter aus in Reihe ge¬ schalteten Leistungsblöcken zusammengesetzt. Solche Leis¬ tungsblöcke werden gemäß dem Stand der Technik auch als Power Electronic Buildung Block bezeichnet und sind dem Fachmann als solche bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht. Die Leistungsblöcke er¬ möglichen einen modularen Aufbau der Stromrichter und auf diese Weise die Anpassung des Stromrichters an beliebige Spannungsebenen. Zweckmäßigerweise sind die Stromrichter und der Gleichspannungszwischenkreis für Mittelspannungen und zum Antrieb entsprechender Lasten ausgelegt, wobei der Mittel¬ spannungsbereich zwischen 1 kV und 52 kV liegt.
Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung ist jeder Leistungsblock über eine Unterbrechereinheit mit dem Gleichspannungszwischenkreis verbunden. Auf diese Weise ist der Austausch eines Leistungsblockes ermöglicht, ohne die Verbindung der übrigen Leistungsblöcke mit dem Gleichspannungszwischenkreis zu unterbrechen, so dass die Wartung und die Instandhaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vereinfacht sind.
Vorteilhafterweise ist jeder Lastanschluss über einen Wech¬ selrichterantrieb mit dem Gleichspannungszwischenkreis ver- bunden. Durch den Einsatz eines Wechselrichterantriebes ist der Antrieb von Wechselstrommotoren ermöglicht, wobei die Antriebsfrequenz der Lasten beliebig einstellbar ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungs form weist die erfindungsgemäße Vorrichtung einen ersten Parallelstromrichter, der ü- ber einen erste Anschlusszweig mit dem ersten Anschluss und dem ersten Stromrichter verbunden ist, und einen zweiten Pa- rallelstromrichter auf der über einen zweiten Anschlusszweig mit dem zweiten Anschluss und dem zweiten Stromrichter verbunden ist, wobei der erste Parallelstromrichter und der zweite Parallelstromrichter über einen Parallelgleichspan- nungszwischenkreis miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten sind gemäß dieser Weiterentwicklung zwei Kurzkupplungen parallel oder besser antiparallel zwischen das erste Wechselspannungsnetz und das zweite Wechselspannungsnetz anschließbar. Dabei kann die Parallelkurzkupplung für geringere Spannungen und daher kostengünstiger als die Hauptkurzkupp- lung ausgelegt sein. Bei der Parallelkurzschlusskupplung handelt es sich beispielsweise um eine Niederspannungskurzkupp¬ lung mit entsprechend ausgelegten Stromrichtern. Die Parallelstromrichter der Parallelkurzkupplung dienen grundsätzlich der Bereitstellung einer Wechselspannung für den ersten Stromrichter bei Ausfall des Wechselstromnetzes, so dass eine Energieversorgung auch dann bereitgestellt ist, wenn das erste Wechselspannungsnetz fehlerbedingt ausfällt. Im Normalbe¬ trieb und bei Ausfall des zweiten Wechselspannungsnetzes ar¬ beitet die Parallelkurzkupplung jedoch im Leerlauf. Wesent- lieh ist, dass bei einem Ausfall oder bei einem Fehler im ersten Wechselspannungsnetz, das fehlerbehaftete erste Wechselspannungsnetz gegenüber dem ersten Parallelstromrichter also gegenüber der Parallelkurzkupplung verriegelt ist. Die Verriegelung erfolgt beispielsweise durch einen Schalter, der zwischen dem ersten Wechselspannungsnetz und dem ersten Parallelstromrichter und dem ersten Stromrichter angeordnet ist. Durch den Schalter ist beispielsweise der erste An¬ schluss realisiert. Für den Normalbetrieb weist die Parallel¬ kurzkupplung zweckmäßigerweise eine Statik auf, die geringer ist als die Statik der in das erste Wechselspannungsnetz einspeisenden Generatoren. Ansonsten würde die Parallelkurzkupplung gegen das erste Wechselspannungsnetz arbeiten, das im Normalbetrieb gegenüber dem ersten Stromrichter nicht verrie- gelt ist.
Vorteilhafterweise weist der zweite Parallelstromrichter eine Parallelgleichspannungsregelung zur Regelung der Gleichspannung des Parallelgleichspannungszwischenkreises auf. Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung weist der erste Parallelstromrichter eine Wechselspannungsregelung zur Regelung der Wechselspannung in dem ersten Anschlusszweig auf. Die Regelung der parallel zum ersten und zweiten Stromrichter angeordneten ersten beziehungsweise zweiten Parallel- Stromrichter ist genau umgekehrt zum ersten bzw. zweiten
Stromrichter. Dies hängt selbstverständlich mit dem Zweck der Parallelkurzkupplung zusammen, die zur Bereitstellung einer geeigneten Wechselspannungsversorgung in dem ersten Anschlusszweig vorgesehen ist, wenn in dem verriegelten ersten Wechselspannungsnetz ein Fehler vorliegt.
Vorteilhafterweise sind der erste Anschluss und/oder der zweite Anschluss Unterbrechungseinheiten. Unterbrechungseinheiten sind beispielsweise als solche bekannte Schaltanlagen oder Schalter, die mit dem Wechselspannungsnetz verbindbar sind. Die Schalter können mechanische Schalter oder elektro¬ nische Schalter sein.
Zweckmäßigerweise sind der erste Stromrichter und/oder der erste Parallelstromrichter jeweils über einen ersten Transformator mit dem ersten Anschlusszweig und der zweite Strom¬ richter und/oder der zweite Parallelstromrichter jeweils über einen zweiten Transformator mit dem zweiten Anschlusszweig verbunden. Auf diese Weise ist eine galvanische Entkopplung zwischen der Vorrichtung und den Wechselspannungsnetzen während des Betriebs bereitgestellt. Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, dass an dem Parallel- gleichspannungszwischenkreis Parallellastanschlüsse ange- schlössen sind, die mit einer Last verbindbar sind.
Weitere Vorteile entstehen, wenn Wechselspannungsantriebe den Lastanschlüssen vorgeschaltet sind. Ein Anschluss von Lasten an dem Parallellastanschluss bietet sich schon deswegen an, da die Parallelkurzkupplung im Normalbetrieb quasi im Leerlauf arbeitet. Sind der erste Parallelstromrichter und der zweite Parallelstromrichter für geringere Spannungen ausgelegt, können auch für entsprechende Spannungen ausgelegte Lasten redundant mit Energie versorgt werden. Die Verwen- dungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung vergrößern sich daher beträchtlich.
Die Erfindung betrifft ferner ein System mit einem ersten Wechselspannungsnetz und einem zweiten Wechselspannungsnetz, somit einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche .
Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin¬ dung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Aus- führungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei
Figur 1 eine Kurzkupplung gemäß dem Stand der Technik zur Kopplung zweier Wechselspannungsnetze,
Figur 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung, Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung,
Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung,
Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung und
Figur 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Darstellung zeigen.
Figur 1 zeigt eine Kurzkupplung 1 als Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Die vorbekannte Kurzkupplung 1 weist einen ersten Stromrichter 2 sowie einen zweiten Stromrichter 3 auf, die über einen Gleichspannungszwischenkreis 4 gleichspan- nungsseitig miteinander verbunden sind. Der Gleichspannungs¬ zwischenkreis 4 umfasst Energiespeicher, in diesem Falle Kondensatoren 5, zur Aufrechterhaltung der Gleichspannung. Der Aufbau der Stromrichter 2 und 3 ist dem Fachmann bestens be- kannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht genauer einge¬ gangen zu werden braucht. Sie bestehen im Wesentlichen aus einer 6-Puls-Brückenschaltung mit abschaltbaren Leistungshalbleitern, in diesem Fall IGBTs, wobei eine gegensinnig angeordnete Freilaufdiode jedem abschaltbaren Leistungshalblei- ter parallel geschaltet ist. Der Stromrichter 2 ist wechsel- spannungsseitig über einen ersten Anschlusszweig 6 mit einem ersten Schalter 7 verbunden, der als Anschluss zum Anschließen eines ersten Wechselspannungsnetzes 8 dient. Zur indukti¬ ven Kopplung des ersten Stromrichters 2 mit dem ersten Wech- selspannungsnetz 8 bei eingeschaltetem Schalter 7 ist ein Transformator 9 vorgesehen.
Der zweite Stromrichter 3 ist ebenfalls über einen Transfor- mator 9 und einem zweiten Anschlusszweig 10 mit einem zweiten Schalter 11 als zweiten Anschluss verbunden. Durch Einschalten des Schalters 11 ist der zweite Stromrichter 3 daher mit einem zweiten Wechselspannungsnetz 12 induktiv koppelbar.
Durch eine zweckmäßige Regelung der Stromrichter 2 beziehungsweise 3 ist eine beliebige Leistungsübertragung von dem ersten Wechselspannungsnetz 8 zum zweiten Wechselspannungsnetz 12 oder von dem zweiten Wechselspannungsnetz 12 in das erste Wechselspannungsnetz 8 ermöglicht. In der schematischen Darstellung weisen der erste und der zweite Stromrichter 2, 3 nur schematisch angedeutete Kapazitäten und Induktanzen auf, deren Verschaltung und Wirkungsweise dem Fachmann ebenfalls bekannt ist.
Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemä¬ ßen Vorrichtung 13 in einer schematischen Darstellung. Die dargestellte Vorrichtung 13 weist ebenfalls einen ersten Stromrichter 2 sowie einen zweiten Stromrichter 3 auf, die mit einem Gleichspannungszwischenkreis 4 gleichspannungssei- tig miteinander verbunden sind. Über einen ersten Anschlusszweig 6 sowie über einen ersten Schalter 7 ist der erste Stromrichter 2 mit einem ersten Wechselspannungsnetz 8 verbindbar, wohingegen der zweite Stromrichter 3 über einen zweiten Anschlusszweig 10 und einen zweiten Schalter 11 mit einem zweiten Wechselspannungsnetz 12 koppelbar ist. Die
Wechselspannungsnetze 8 und 12 weisen jeweils eine eigene E- nergieversorgung, hier in Form eines Generators, auf und sind unter anderem zur Energieversorgung so genannter Thruster 14 vorgesehen, die zur Positionierung eines Bohrschiffes einge- richtet sind, wenn das Bohrschiff Bohrungen in tiefen Gewässern durchführt. Wie bereits erläutert wurde, sind Thruster drehzahl- und azimutveränderbare Motoren. Da auch nur ein kurzzeitiger Ausfall der Energieversorgung der Thruster hohe Kosten im Gefolge haben würde, ist neben dem zweiten Wechselspannungsnetz 12 das im Normalbetrieb die von den Thrustern 14 benötigte Leistung bereitstellt, ein erstes Wechselspan¬ nungsnetz 8 vorgesehen, auf das bedarfsweise umgestellt wer¬ den soll.
Hierzu ist der Gleichspannungszwischenkreis 4 mit zwei Last¬ anschlüssen verbunden. Die Verbindung zwischen Gleichspannungszwischenkreis und den Lastanschlüssen erfolgt mittels Lastanschlussleitungen 15a und 15b, die mit der positiven Verbindungsleitung 4a des Gleichspannungszwischenkreises 4 beziehungsweise mit der negativen Verbindungsleitung 4b des Gleichspannungszwischenkreises 4 galvanisch verbunden sind. Dem Lastanschluss sind zwei Antriebswechselrichter 16 vorge¬ schaltet, die zur Umwandlung der Gleichspannung in eine Wech- selspannung eingerichtet sind. Auch die Antriebswechselrichter 16 sind als solche dem Fachmann bestens bekannt, so das an dieser Stelle hierauf nicht eingegangen zu werden braucht. Die Antriebswechselrichter 16 erzeugen eine Wechselspannung beziehungsweise einen Wechselstrom mit gewünschter Spannungs- amplitude, Phasenlage und Frequenz.
Die Steuerung des ersten Stromrichters 2 erfolgt durch eine Gleichspannungsregelung, die eine als Sollwert der Regelung vorgegebene Sollgleichspannung im Gleichspannungszwischen- kreis 4 einstellt. Die Gleichspannungsregelung ist in Figur 2 durch den Pfeil mit Udc versehenen schematisch angedeutet. Durch die Gleichspannungsregelung ist ferner eine Regelung der Blindleistung Q des ersten Wechselspannungsnetzes 8 er- möglicht. Dies ist in Figur 2 durch den mit Q bezeichneten Pfeil angedeutet.
Der zweite Stromrichter 3 weist hingegen eine Leistungsrege- lung 17 auf, die mit schematisch angedeuteten Messeinheiten 18 verbunden ist, wobei die Messeinheiten 18 Spannungswandler umfassen, die ein zu dem Gleichstrom und/oder dem Wechselstrom und der Gleichspannung und/oder Wechselspannung jeweils proportionales Ausgangssignal erzeugen, das unter Gewinnung von Abtastwerten durch eine Abtasteinheit abgetastet und mit¬ tels eines Analog-/Digitalwandlers in digitale Gleichstrom¬ werte beziehungsweise Gleichspannungswerte umgewandelt wird. Die Gleichspannungsregelung verfügt ferner über eine paramet- risierbare Sollgleichleistung, die der Gleichspannungsrege- lung als Sollwert dient, woraufhin die Leistungshalbleiter, in diesem Fall die IGBTs, des zweiten Stromrichters 3 so ge¬ zündet werden, dass die durch die Sollgleichleistung vorgegebene Leistung durch den zweiten Stromrichter 3 übertragen wird. Im Rahmen der Erfindung wird eine negative Sollgleich- leistung vorgegeben, die vom Betrag her der Leistung entspricht, die von den Thrustern 14 aufgenommen wird. Mit anderen Worten wird aufgrund der negativen Sollgleichspannung ein Leistungsfluss in Richtung des mit P bezeichneten Pfeiles von dem zweiten Wechselspannungsnetz 12 zu den Thrustern 14 be- reitgestellt. Das erste Wechselspannungsnetz 8 dient hingegen zum Aufrechterhalten der Gleichspannung Udc im Gleichspannungszwischenkreis 4.
Bei einem Ausfall des zweiten Wechselspannungsnetzes 12 über- nimmt das erste Wechselspannungsnetz 8 ohne wesentliche zeit¬ liche Verzögerung die Energieversorgung der Thruster 14. Dabei wird trotz des Ausfalles des zweiten Wechselspannungsnet¬ zes 12 die Gleichspannung Udc im Gleichspannungszwischenkreis durch den ersten Stromrichter 2 aufrechterhalten. Eine Blind- leistungssteuerung im ersten Wechselspannungsnetz 2 ist jedoch in diesem Fall nicht mehr möglich.
Liegt allerdings ein Fehler im ersten Wechselspannungsnetz 8 vor, ist das Aufrechterhalten der Gleichspannung im Gleichspannungszwischenkreis 4 nicht mehr möglich. Die Energiever¬ sorgung der Thruster 14 ist dann unterbrochen.
Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das auch bei einem Ausfall des ersten Wechselspannungsnetzes 8 die Energiever¬ sorgung der Thruster 14 sicherstellt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Kurzkupplung 13 eine Parallelkurzkupplung 19 gewissermaßen antiparallel geschaltet. Hierzu ist ein erster Parallelstromrichter 20 induktiv mittels eines Transformators 9 mit dem ersten Anschlusszweig 6 gekoppelt. Gleichspannungsseitig ist der erste Parallel¬ stromrichter 20 mit einem zweiten Parallelstromrichter 21 ü- ber einen ebenfalls bipolaren Parallelgleichspannungszwi- schenkreis 22 verbunden. Der zweite Stromrichter 21 ist mit- tels des zweiten Transformators 9 mit dem zweiten Anschluss¬ zweig 10 verbunden und weist eine Parallelgleichspannungsre- gelung zum Steuern der Gleichspannung des Parallelgleich- stromzwischenkreises 22 auf, die in Figur 3 lediglich durch den mit UDC bezeichneten Pfeil angedeutet ist.
Der erste Parallelstromrichter 20 weist eine Wechselspannungsregelung auf, mit der eine in dem ersten Anschlusszweig 6 erzeugbare Wechselspannung steuerbar ist. Auf diese Weise erzeugt die Parallelkurzkupplung 19 eine Wechselspannung in dem Anschlusszweig 6, mit welcher der Betrieb des ersten
Stromrichters 2 trotz Ausfall des ersten Wechselspannungsnet¬ zes 8 ermöglicht bleibt. Zur Verriegelung des ersten Wechsel¬ spannungsnetzes 8 gegenüber dem ersten Anschlusszweig 6 dient der erste Schalter 7. Auf diese Weise ist eine Versorgung der Motoren oder Thruster 14 auch dann möglich, wenn ein Fehler im ersten Wechselspannungsnetz 8, wie in Figur 3 durch das Kreuz angedeutet, vorliegt. Wichtig ist jedoch, dass im Feh¬ lerfall der Schalter 7 geöffnet ist, um das erste Wechsel- spannungsnetz 8 von der ersten Anschlussverbindung 6 und somit von dem ersten Stromrichter 2 abzukoppeln. Für einen reibungslosen Normalbetrieb ist ferner darauf zu achten, dass die Statik der Spannungsregelung durch den ersten Parallelstromrichter 20 geringer ist als die Statik der in das erste Wechselspannungsnetz 8 einspeisenden figürlich nicht dargestellten Generatoren. Ansonsten würde der erste Parallelstromrichter 20 gegen das erste Wechselspannungsnetz 8 arbeiten. Dies ist jedoch unerwünscht.
Die Parallelkurzkupplung 19 und die Kurzkupplung 13 können für beliebige Spannungsbereiche ausgebildet sein. In dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Kurzkupplung 13 für den Mittelspannungsbereich, also für Spannungen zwischen 1 kV und 52 kV, ausgelegt, wohingegen die Paral- lelkurzkupplung 21 für den Niederspannungsbereich eingerichtet ist. Auf diese Weise ist ein redundanter Antrieb sowohl größerer 14 als auch kleinerer Lasten oder Motoren 24, 25 ermöglicht. Nur der Vollständigkeit halber sei darauf hingewie¬ sen, dass die Kosten einer für die Niederspannung ausgelegten Parallelkurzkupplung 19 geringer sind als für die Kurzkupplung 13, die für die Mittelspannung ausgelegt ist.
Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung, wobei an dem Parallelstromkreis 22 ein figürlich nicht dargestellter Parallellastanschluss ange¬ schlossen ist, dem ein Parallelantriebswechselrichter 23 zum Antrieb einer Zusatzlast 24 vorgeschaltet ist. Ferner ist ein Gleichspannungsmotor 25 direkt mit dem Parallelgleichspan- nungszwischenkreis 22 verbunden. Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin¬ dungsgemäßen Vorrichtung, das weitestgehend dem in Figur 4 gezeigten Ausführungsbeispiel entspricht. In diesem Fall ist jedoch der Parallelgleichspannungszwischenkreis 22 über Gleichspannungsleitungen 26a und 26b gleichspannungsseitig mit einem Notstromrichter 27 verbunden, wobei der Notstromrichter 27 wechselspannungsseitig über einen Notschalter 28 mit einem Wechselspannung führenden Notstromnetz 29 verbunden. Ein weiterer Notstromrichter, der gleichstromseitig mit dem Gleichspannungszwischenkreis 4 und wechselspannungsseitig mit einem weiteren Notstromnetz oder mit demselben Notstromnetz 29 verbunden ist, ist aus Übersichtsgründen figürlich nicht dargestellt. Durch das Notstromnetz 29 beziehungsweise durch die Notstromnetze ist die Ausfallwahrscheinlichkeit der Energieversorgung für die Lasten noch weiter herabgesetzt.
Das erste und zweite Wechselspannungsnetz sowie das oder die Notstromnetze können im Rahmen der Erfindung unabhängig voneinander beliebig viele Phasen aufweisen.
Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, das im We¬ sentlichen dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispielen entspricht, wobei jedoch der zweite Stromrichter 3 ebenfalls eine Gleichspannungsregelung aufweist, die unabhängig von der Gleichspannungsregelung des ersten Stromrichters 2 ist. Dabei erfolgt die Regelung des ersten Stromrichters 2 und des zwei¬ ten Stromrichters 3 auf eine Weise, dass eine gegenseitige Beeinflussung der Stromrichter 2 und 3 beispielsweise durch Schwingungen im Gleichspannungszwischenkreis 4 verhindert sind. Die Stromrichter 2 und 3 sind beispielsweise modular aufgebaut und weisen Leistungsblöcke auf, die auch als Power Electronic Building Blocks bezeichnet werden. Power Electro¬ nic Building Blocks sind dem Fachmann als solche bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht genauer eingegangen zu werden braucht. Aus Sicherheitsgründen weist der Gleichspannungszwischenkreis 4 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel Unterbrechereinheiten 30 auf, die im Fehlerfall die Unterbrechung des Stromflusses im Gleichspannungszwischenkreis 4 herbeiführen. Bei den Un- terbrechereinheiten 30 handelt es sich beispielsweise um Si¬ cherungen, elektrische Schalter oder dergleichen.
Figur 7 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6, wobei jedoch entsprechend Figur 4 eine zusätzliche antiparallel ge- schaltete Parallelkurzkupplung 19 zur Stromversorgung kleinerer Lasten 24, 25 vorgesehen ist. Die Regelung der Stromrichter 2, 3 der Kurzkupplung 13 erfolgt wie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel der Figur 6 erläutert. Die Regelung der Parallelkurzkupplung 19 erfolgt wie im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 erläutert, wobei wieder ein mit einem Notstromnetz 29 verbindbarer Notstromrichter 27 für beide Kurzkupplungen 13, 19 vorgesehen ist.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur redundanten Energieversorgung wenigstens einer Last (14) mit einem ersten Stromrichter (2), der über einen ersten Anschluss (7) mit einem ersten Wechselspannungs¬ netz (8) verbindbar ist, einem zweiten Stromrichter (3), der über einen zweiten Anschluss (11) mit einem zweiten Wechsel¬ spannungsnetz (12) verbindbar ist, und einem Gleichspannungszwischenkreis (4), der den ersten Stromrichter (2) gleich- spannungsseitig mit dem zweiten Stromrichter (3) verbindet, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Gleichspannungszwischenkreis (4) wenigstens einen Lastan- schluss zur Energieversorgung einer Last (10) aufweist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der erste Stromrichter (2) eine erste Gleichspannungsregelung zur Regelung einer Gleichspannung des Gleichspannungszwischenkreises (4) aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der zweite Stromrichter (3) eine Leistungsregelung zur Regelung des Leistungsflusses über den zweiten Stromrichter (3) aufweist, wobei die Leistungsregelung auf eine negative Soll¬ gleichleistung erfolgt, deren Betrag dem Betrag der von allen Lasten aufgenommenen Leistung entspricht.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der zweite Stromrichter (3) eine zweite Spannungsregelung zur Regelung der Spannung im Gleichspannungszwischenkreis (4) aufweist .
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h in dem Gleichspannungszwischenkreis (4) angeordnete Gleich¬ stromunterbrecher (30) .
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeder Stromrichter (23) aus in Reihe geschalteten Leistungsblöcken zusammengesetzt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeder Leistungsblock über eine Unterbrechungseinheit mit dem Gleichspannungszwischenkreis (4) verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass jeder Lastanschluss über einen Wechselrichterantrieb (16) mit dem Gleichspannungszwischenkreis (4) verbunden ist.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h einen ersten Parallelstromrichter (20), der über einen ersten Anschlusszweig (6) mit dem ersten Anschluss (7) und dem ers- ten Stromrichter (2) verbunden ist, und einem zweiten Parallelstromrichter (21), der über einen zweiten Anschlusszweig mit dem zweiten Anschluss (11) und dem zweiten Stromrichter (3) verbunden ist, wobei der erste Parallelstromrichter (20) und der zweite Parallelstromrichter (21) über einen Parallel- gleichspannungszwischenkreis (22) miteinander verbunden sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der zweite Parallelstromrichter (21) eine Parallelgleichspan- nungsregelung zur Regelung der Gleichspannung des Parallel- gleichspannungszwischenkreises (22) aufweist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der erste Parallelstromrichter (21) eine Wechselspannungsre¬ gelung zur Regelung einer Wechselspannung in dem ersten Anschlusszweig aufweist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Parallelgleichspannungszwischenkreis (22) wenigstens ei¬ nen Parallellastanschluss zum Anschluss einer Zusatzlast (24,25) aufweist.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der erste Anschluss und/der zweite Anschluss Unterbrechungs- einheiten (7,8) sind.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der erste Stromrichter (2) und der erste Parallelstromrichter (20) über einen ersten Transformator (9) mit dem ersten Anschlusszweig und der zweite Stromrichter (3) und/oder der zweite Parallelstromrichter (21) über einen zweiten Transformator (9) mit dem zweiten Anschlusszweig (16) verbunden sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Gleichspannungszwischenkreis (4) mittels eines Notstrom¬ richters mit einem Wechselspannung führenden Notstromnetz verbindbar ist.
16. System mit einem ersten Wechselspannungsnetz (8) und einem zweiten Wechselspannungsnetz (12) sowie mit einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
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