[发明专利]发电设备

说明书

技术领域

本发明的实施例可以涉及动力系统，如海船和/或非公路用车辆，并且更具体地说，涉及供该动力系统使用的改进型发电设备或系统。

背景技术

海船推进系统可以包括一个或多个内燃机，一个或多个内燃机通过转动使推进器旋转的轴来推进船舶行驶。这些引擎还可以向发电机供给功率以对船舶的电负载供电，例如用于辅助驱动器的电负载(辅助驱动器又将电功率转换成机械功率)、用于制热、制冷和发光的电装置、用于媒体技术的电装置、和用于其他航海系统的电装置。

目前的海船推进系统(和非公路用车辆推进系统)采用一个或多个恒速的引擎来对AC交流发电机产生转矩或提供旋转力。交流发电机产生恒定的AC电流或频率，并将其供给到AC总线。该总线对海船上的电动机负载供电，这些电动机负载包括推进器电动机驱动器、推力电动机驱动器和其他电动机驱动器。该总线还对多种酒店负载，即海船上操作的其他电负载(非电动机负载)供给电力。可以在交流发电机与AC总线之间插入将该AC电压升压或降压或按电动机和非电动机负载所需要的进行隔离的变压器。

海船推进系统可以包括向共同AC电力总线馈电的多个并联连接的交流发电机(独立地由柴油机动力或其他内燃机驱动)。然而，交流发电机必须同相，需要交流发电机同步。再有，无功AC电流(AC波的反相部分)所做有用工甚少。此类无功功率在常规海船发电设备中是普遍的，从而导致降低的电压电平，设备和导线非期望的发热和浪费的能量。维持此AC系统的稳定性是复杂的；所有交流发电机必须保持同相。交流发电机的稳定性问题包括振荡、最大功率牵出角度、故障影响、反相传输和负载瞬态。再有，恒速的引擎可能因为需要的恒速操作而呈现相对较差的燃料效率。

图1图示现有技术的配置，其示出第一引擎12和第二引擎14，每个引擎向相应的交流发电机18和20供给旋转能量。由相应的交流发电机18和20以第一电压向两个变压器24和26馈电，两个变压器24和26以第二电压将电力供给到AC总线30。如图所示，多种电动机负载驱动器32、34和36以及非电动机负载38连接到AC总线30。该配置示出并联的交流发电机18/变压器24和交流发电机20/变压器26；来自变压器24和变压器26的输出信号每个都必须以相同的电压和相同的频率操作。或者，可以将变压器24和26合二为一。因为交流发电机同步的这种要求，所以创造此条件需要两个引擎12和14均以相同的速度操作。

另一个系统包括DC总线和有源前端(受控整流器)，用于将AC转换成DC以向DC总线供给电力。图2中图示此系统，其具有向DC总线46供给电流的有源前端(AFE)40和42。总线46向海船上的DC电动机供给DC电力，这些DC电动机包括推进器电动机50、推力电动机52和其他电动机54。总线46连接到其他负载和酒店负载56并向它们供给电力。

有源前端40和42包括用作整流器(如IGBT电桥)的IGBT，而非二极管电桥中使用的二极管。术语“IGBT”是指绝缘栅双极晶体管。AFE 40和42的复杂性和由此所致的成本较高。IGBT将AC电源整流以产生用于DC总线46的电流。IGBT电桥经由三相电抗器供给，以脉宽调制波形来控制IGBT，以便从电源汲取正弦电流。当驱动器再次发电时，由有源前端调整DC总线电压，以及功率流到消耗电功率的其他负载。在这两种情况中，引擎12和14的速度无法改变以达到更好的燃料效率。

可能期望有一种推进系统，其具有与目前可用系统的特性不同的特性以提高燃料效率，同时还将部件数量和整体复杂性减到最小。

发明内容

本发明的实施例提供一种设备，其包括可由引擎驱动以产生第一AC电流的交流发电机以及与该交流发电机电通信以产生DC电流的整流器。该设备还包括与整流器电通信以用于产生第二AC电流的变流器。第二AC电流具有可接受的频率和/或电压。该设备还包括响应第二AC电流与一个或多个电负载电通信的变流器和能够电耦合到交流发电机、整流器和/或变流器的储能装置。

本发明的另一个实施例提供一种设备，其包括各由相应的可变速引擎驱动以用于产生相应的第一AC电信号的多个交流发电机、各与这些交流发电机的其中相应一个电通信以用于产生相应的DC电信号的多个整流器、以及连接到这些整流器的至少其中之一的输出的DC总线。该设备还包括与DC总线电通信以用于产生第二AC电信号的变流器、与变流器电通信且响应第二AC电信号的第一电负载、以及耦合到DC总线以用于可控地从DC总线接收电功率以及向DC总线提供电功率的储能系统。