動力設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有權(quán)利要求1前序部分特征的動力設(shè)備和一種具有權(quán)利要求7前序部分特征的用于運行動力設(shè)備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]使用動力設(shè)備以用于給與該動力設(shè)備連接的能量供應(yīng)網(wǎng)供能。其可以以發(fā)電機(jī)組的形式存在并且包括內(nèi)燃機(jī)和主發(fā)電機(jī)，該主發(fā)電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)機(jī)械聯(lián)接并且由該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動，另外該主發(fā)電機(jī)與能量供應(yīng)網(wǎng)電連接。典型地，內(nèi)燃機(jī)設(shè)計為活塞式燃?xì)獍l(fā)動機(jī)，其常常具有相對小的慣性。為了能夠?qū)δ芰抗?yīng)網(wǎng)的瞬間負(fù)載情況更好地反應(yīng)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)還已知的是:設(shè)置有蓄電器，該蓄電器經(jīng)由交流電壓轉(zhuǎn)直流電壓功率轉(zhuǎn)流器而與輔助發(fā)電機(jī)連接的蓄電器，其中，輔助發(fā)電機(jī)與內(nèi)燃機(jī)機(jī)械聯(lián)接并且由該內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動。在與能量供應(yīng)網(wǎng)連接的負(fù)載的波動階段期間，蓄電器被充電或放電，由此不是由輔助發(fā)電機(jī)吸收多余的電能就是為輔助發(fā)電機(jī)提供電能。盡管已知的動力設(shè)備在負(fù)載波動的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的發(fā)電機(jī)組，但是對于其它電網(wǎng)事件(例如短路故障或低電壓穿越事件)更有效且非常迅速的解決方案仍值得期待。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于:改善動力設(shè)備對負(fù)載波動或其它電網(wǎng)事件例如短路故障或低電壓穿越事件的應(yīng)對。
[0004]這個目的通過一種根據(jù)權(quán)利要求1的動力設(shè)備和一種根據(jù)權(quán)利要求7的方法得以實現(xiàn)。有益的設(shè)計方案將在從屬權(quán)利要求中說明。
[0005]根據(jù)本發(fā)明，功率轉(zhuǎn)換器的第二交流電壓接頭與能量供應(yīng)網(wǎng)連接。功率轉(zhuǎn)換器由此直接與能量供應(yīng)網(wǎng)電連接。通過這種直接連接能夠改善動力設(shè)備對負(fù)載波動或其它電網(wǎng)事件的反應(yīng)能力。特別地可能的是:電能直接從蓄能器供應(yīng)給能量供應(yīng)網(wǎng)。
[0006]此外可能的是:運行兩個發(fā)電機(jī)(主發(fā)電機(jī)和輔助發(fā)電機(jī))，使得它們向電網(wǎng)供給電能，由此實現(xiàn)在這些發(fā)電機(jī)之間的負(fù)載分配。一方面通過主發(fā)電機(jī)另一方面通過輔助發(fā)電機(jī)提供的負(fù)載的分配改善了所有涉及的裝置(內(nèi)燃機(jī)、主發(fā)電機(jī)和輔助發(fā)電機(jī))的穩(wěn)定性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)的是:將這些裝置保持在控制下，例如在電網(wǎng)事件期間不以過高或過低的速度運轉(zhuǎn)。這特別在如下情況下是重要的，即，例如由于電源接頭原理，能量供應(yīng)網(wǎng)在電網(wǎng)事件期間必須保持與動力設(shè)備連接。
[0007]與通過電池的標(biāo)準(zhǔn)啟動程序相比，通過建議的解決方案可以使得具有內(nèi)燃機(jī)或燃?xì)鉁u輪機(jī)的發(fā)電機(jī)組借助蓄電器和輔助發(fā)電機(jī)在更高的轉(zhuǎn)速下起動，這是因為輔助發(fā)電機(jī)的電能比標(biāo)準(zhǔn)啟動器的電能高，因而內(nèi)燃機(jī)能被更迅速地啟動。
[0008]本發(fā)明的其它優(yōu)點包括:
[0009]?對負(fù)載波動或其它電網(wǎng)事件的快速反應(yīng)；
[0010]?改善的功率穩(wěn)定性；[0011 ] ?對電源接頭原理和負(fù)載要求的滿足；
[0012]?在獨立電網(wǎng)中運行發(fā)電機(jī)組的情況下對甩負(fù)荷功率和負(fù)載接受功率的改善；
[0013]?控制轉(zhuǎn)速超速，由此避免單獨的制動機(jī)構(gòu)；
[0014]?在主發(fā)電機(jī)處于維護(hù)狀態(tài)中的情況下通過輔助發(fā)電機(jī)的冗余；
[0015]?能夠避免曲柄連桿機(jī)構(gòu)；
[0016]?在陡峭的斜坡上非常快速地起動；
[0017]?與電網(wǎng)頻率無關(guān)的控制，這是因為輔助發(fā)電機(jī)沒有與能量供應(yīng)網(wǎng)直接連接，而是經(jīng)由功率轉(zhuǎn)換器而與能量供應(yīng)網(wǎng)連接；
[0018]?通過使負(fù)載階躍平滑和阻止電網(wǎng)波動傳向內(nèi)燃機(jī)來吸收能量供應(yīng)網(wǎng)的沖擊。
[0019]可以設(shè)定:主發(fā)電機(jī)的額定功率與輔助發(fā)電機(jī)的額定功率的功率比至少為1.5，其中，功率比優(yōu)選為約4。主發(fā)電機(jī)例如可以具有8MW的額定功率，而輔助發(fā)電機(jī)可以具有2MW的額定功率。因此在此例中，主發(fā)電機(jī)和輔助發(fā)電機(jī)提供1MW的總功率。主發(fā)電機(jī)直接與能量供應(yīng)網(wǎng)連接，而輔助發(fā)電機(jī)借助功率轉(zhuǎn)換器而與能量供應(yīng)網(wǎng)連接。通過這種構(gòu)造，只有相對較少的一部分總電功率通過功率轉(zhuǎn)換器。因此該功率轉(zhuǎn)換器比總電功率必須通過功率轉(zhuǎn)換器的構(gòu)造的效率更高。因此此外可以采用較小并且由此更加偏移的有更低冷卻需求的功率轉(zhuǎn)換器。
[0020]根據(jù)一種有益的實施方式可以規(guī)定:主發(fā)電機(jī)和輔助發(fā)電機(jī)構(gòu)造成分開的發(fā)電機(jī)。主發(fā)電機(jī)和輔助發(fā)電機(jī)都能夠與內(nèi)燃機(jī)的馬達(dá)軸機(jī)械聯(lián)接。
[0021]可以規(guī)定:主發(fā)電機(jī)和輔助發(fā)電機(jī)構(gòu)成一個唯一的能由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)，其中，主發(fā)電機(jī)包括設(shè)置在發(fā)電機(jī)定子上的主線圈系統(tǒng)，而輔助發(fā)電機(jī)包括設(shè)置在定子上的輔助線圈系統(tǒng)。在根據(jù)這種實施方式的構(gòu)造中不要求分開的實體的輔助發(fā)電機(jī)。繞組系統(tǒng)的導(dǎo)線可以通過漆涂層隔離。
[0022]可以規(guī)定:主線圈系統(tǒng)和輔助線圈系統(tǒng)的線圈匝數(shù)比至少為1.5，其中，線圈匝數(shù)比優(yōu)選為約4。在這樣的構(gòu)造中，線圈匝數(shù)比與主發(fā)電機(jī)額定功率和輔助發(fā)電機(jī)額定功率的比一致。
[0023]根據(jù)一種有益的實施方式，設(shè)置有控制裝置，經(jīng)由至少一根信號線路能夠?qū)⒛芰抗?yīng)網(wǎng)的和/或內(nèi)燃機(jī)的和/或主發(fā)電機(jī)的和/或輔助發(fā)電機(jī)的和/或蓄能器的至少一個運行狀態(tài)報告給控制裝置，其中，功率轉(zhuǎn)換器與所述至少一個運行狀態(tài)相關(guān)地能由控制裝置經(jīng)由控制線路控制。為了控制能量流動方向和頻率，控制裝置借助控制線路來控制功率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換電路中的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。
[0024]關(guān)于方法建議如下:功率轉(zhuǎn)換器的第二交流電壓接頭與能量供應(yīng)網(wǎng)連接，其中，電能流動方向與能量供應(yīng)網(wǎng)的和/或內(nèi)燃機(jī)的和/或主發(fā)電機(jī)的和/或輔助發(fā)電機(jī)的和/或蓄能器的至少一個運行狀態(tài)相關(guān)地通過功率轉(zhuǎn)換器來控制。
[0025]借助通過功率轉(zhuǎn)換器對電能流動方向的控制例如可能的是:主動制動內(nèi)燃機(jī)并且不不必要地浪費發(fā)電機(jī)組的多余能量。
[0026]可以通過所建議的動力設(shè)備來獲得以下的電能流或功率流:
[0027]?在正常運行模式中輔助發(fā)電機(jī)經(jīng)由功率轉(zhuǎn)換器流向能量供應(yīng)網(wǎng)的功率流；
[0028]?當(dāng)能量供應(yīng)網(wǎng)的功率要求比通過發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的功率更高時，能量從輔助發(fā)電機(jī)和蓄電器起經(jīng)由功率轉(zhuǎn)換器流向能量供應(yīng)網(wǎng)；
[0029]?當(dāng)能量供應(yīng)網(wǎng)的功率要求比通過發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的功率低并且蓄電器有容量來吸收能量時，能量從輔助發(fā)電機(jī)起經(jīng)由功率轉(zhuǎn)換器流向蓄電器；
[0030]?能量從蓄電器和/或能量供應(yīng)網(wǎng)起流向輔助發(fā)電機(jī)以用于起動內(nèi)燃機(jī)；
[0031]?能量也可以從能量供應(yīng)網(wǎng)起直接經(jīng)由功率轉(zhuǎn)換器傳輸向蓄電器。
[0032]可以規(guī)定:當(dāng)能量供應(yīng)網(wǎng)的功率要求比由主發(fā)電機(jī)和輔助發(fā)電機(jī)提供的總電功率更大時，存儲在蓄能器中的電能通過功率轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給能量供應(yīng)網(wǎng)，優(yōu)選借助對功率轉(zhuǎn)換器進(jìn)行的控制。當(dāng)能量供應(yīng)網(wǎng)的功率要求比發(fā)電機(jī)組的實時能量高時可以規(guī)定:提高內(nèi)燃機(jī)的馬達(dá)功率并且由此由蓄能器給能量供應(yīng)網(wǎng)提供電能。
[0033]另外可以規(guī)定:當(dāng)能量供應(yīng)網(wǎng)的功率要求比由主發(fā)電機(jī)和/或輔助發(fā)電機(jī)提供的電功率小時，電能由能量供應(yīng)網(wǎng)和/或輔助發(fā)電機(jī)通過功率轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給蓄能器，優(yōu)選借助對功率轉(zhuǎn)換器進(jìn)行的控制。當(dāng)能量供應(yīng)網(wǎng)的功率要求比發(fā)電機(jī)組的實時能量低時，降低內(nèi)燃機(jī)的馬達(dá)功率并且由此由能量供應(yīng)網(wǎng)給蓄能器充電。
[0034]特別地為了起動內(nèi)燃機(jī)可以規(guī)定:為了起動內(nèi)燃機(jī)連同輔助發(fā)電機(jī)，電能由蓄能器和/或由能量供應(yīng)網(wǎng)通過功率轉(zhuǎn)換器供應(yīng)給輔助發(fā)電機(jī)，優(yōu)選借助對功率轉(zhuǎn)換器進(jìn)行的控制。
【附圖說明】
[0035]比照附圖可以看到本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點，其中:
[0036]圖1示出所建議的動力設(shè)備的示意性框圖；
[0037]圖2示出圖1所示的動力設(shè)備，其中補(bǔ)充有控制裝置；
[0038]圖3不出一種所建議的動力設(shè)備的另一實施方式；
[0039]圖4示出功率轉(zhuǎn)換器的詳細(xì)的示意圖。
【具體實施方式】
[0040]圖1示出所建議的發(fā)電機(jī)組形式的動力設(shè)備I的示意性框圖。動力設(shè)備I包括一種活塞式燃?xì)獍l(fā)動機(jī)形式的內(nèi)燃機(jī)2。內(nèi)燃機(jī)2具有馬達(dá)軸19，主發(fā)電機(jī)3和輔助發(fā)電機(jī)5與其機(jī)械聯(lián)接。主發(fā)電機(jī)3和輔助發(fā)電機(jī)5能經(jīng)由馬達(dá)軸19由內(nèi)燃機(jī)2驅(qū)動。主發(fā)電機(jī)3與能量供應(yīng)網(wǎng)4電連接并且在運行狀態(tài)中向能量供應(yīng)網(wǎng)4提供電能。
[0041]輔助發(fā)電機(jī)5具有接頭6，其與功率轉(zhuǎn)換器8的第一交流電壓接頭7電連接。功率轉(zhuǎn)換器8的直流電壓接頭9與蓄電器10電連接。為了給蓄電器10充電，電能從輔助發(fā)電機(jī)5的接頭6流向功率轉(zhuǎn)換器8的第一交流電壓接頭7。功率轉(zhuǎn)換器8將由輔助發(fā)電機(jī)5提供的交流電壓轉(zhuǎn)換成直流電壓并且將這個轉(zhuǎn)換的電能經(jīng)由該功率轉(zhuǎn)換器的直流電壓接頭9提供給蓄電器10。在這個示例中，電能通過功率轉(zhuǎn)換器8的流動方向是從第一交流電壓接頭7流向直流電壓接頭9。
[0042]功率轉(zhuǎn)換器8此外具有第二交流電壓接頭11，該第二交流電壓接頭與能量供應(yīng)網(wǎng)4電連接。