配電系統的製作方法

2023-05-13 06:38:36

專利名稱：配電系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及配電系統，具體地涉及可以被水運工具裝載使用的除船舶服務之外用 於向一個或多個推進發動機提供功率的配電系統。
背景技術：
在圖1中示出了傳統船舶配電和推進系統的示例。使用一系列柴油機D來驅動各 ac發電機G。這些ac發電機G向第一中壓配電盤或母線MVACl和第二中壓配電盤或母線 MVAC2提供ac功率。這些中壓母線配備有包括斷路器和聯合控制器的保護開關裝置，並且 該保護開關裝置在圖1中以X標記表示。使用功率變換器PC將中壓母線連接到驅動推進 器的電推進發動機PM。通過保護開關裝置使各中壓母線相連。大部分船舶服務需要低壓，並且可以通過使用變壓器從中壓母線方便地得到該低 壓。在圖1所示的傳統船舶配電和推進系統中，通過第一變壓器Tl和保護開關裝置將第一 低壓配電盤或母線LVACl連接到第一中壓母線MVACl。通過第二變壓器T2和保護開關裝置 將第二低壓配電盤或母線LVAC2連接到第二中壓母線MVAC2。通過保護開關裝置使這些低 壓母線相連。可以將一系列非特定的電力負載(所標記的LVAC負載)連接到這些低壓母 線。儘管可以方便地將低壓母線連接到中壓母線，然而這種布置通常導致有問題的諧 波失真耦合。換句話說，在中壓母線中由推進發動機的操作所引起的諧波失真例如會通過 變壓器Tl和T2傳遞到低壓母線。如果連接到低壓母線的電力負載需要低諧波失真(即， 高供電質量(QPS))，則這會對其正常操作引起潛在的問題。而且，一些連接到電壓母線的負 載自身會在低壓母線中引起諧波失真。這會通過變壓器Tl和T2傳遞到中壓母線。為了消除這種諧波失真，通常將大的昂貴的濾波器F連接到中壓母線。用於消除諧波失真的另一種選擇是使用相移變壓器來代替變壓器Tl和T2。在其他船舶配電和推進系統中，採用低壓ac供電，並且在此情況下，除了僅使第 一和第二中壓母線MVACl和MVAC2操作於低壓以外，仍然可以應用圖1所示的布置。這會 是這樣的情況，其中推進發動機PM的額定功率不足以保證中壓ac供電的使用。通常，為推 進發動機PM提供有與提供給LVAC負載的低壓源不同的低壓值。例如，推進負載可以具有 690V電源，而船舶服務負載可以具有440V電源。在這種低壓系統中，通常例如通過相同的電源電壓和推進發動機對較大的輔助電 力負載(諸如推進器、泵和起重機)進行饋電。儘管僅示出了將推進負載連接到第一和第 二中壓母線MVACl和MVAC2，但應當認識到，也可以將其他電力負載連接到它們。此外，在一些情況中，用於將推進發動機PM連同其他較大的輔助電力負載一起連 接到第一和第二中壓母線MVACl和MVAC2的推進變換器PC會以成本和尺寸為代價而包括 使那些母線中的諧波失真最小化的附加技術特徵。這種附加技術特徵的使用會消除對濾波 器F的需求。無論使用哪種使諧波失真最小化的方法，總會有相當大的尺寸和成本代價，以 保證在第一和第二中壓母線MVACl和MVAC2上保持QPS，從而在低壓母線LVACl和LVAC2上4類似地保持令人滿意的QPS。

發明內容
本發明設法解決上述有問題的諧波失真耦合併且提供了一種配電系統，該系統包 括第一配電母線；第二配電母線；多脈衝整流器，其具有電連接到第一配電母線的端子； 以及多輸出發電機，其具有電流隔離的第一和第二定子繞組，第一定子繞組提供具有η個 相位的第一多相ac輸出，且該第一定子繞組(在第一配電母線傳送dc配電電壓的情況下， 可選地通過多脈衝整流器)連接到第一配電母線以將第一配電電壓提供到第一配電母線， 並且第二定子繞組提供具有m個相位的第二多相ac輸出，且該第二定子繞組連接到第二配 電母線以將第二配電電壓提供到第二配電母線；其中，第一 ac輸出的η個相位相對於第二 ac輸出的m個相位進行相移。由於下面進行詳細說明的原因，相對於第二 ac輸出使第一 ac輸出相移導致了諧 波失真的減少。實際上，第二 ac輸出作為參考輸出，並且第一 ac輸出的相位相對於第二 ac 輸出進行相移。優選地，將第一定子繞組分成兩個或更多子定子繞組，每個子定子繞組提供第一 ac輸出的η個相位的一部分。優選地，這些子定子繞組彼此電流隔離並且與第二定子繞組電流隔離。第一和第二定子繞組每個都包括多個連接在一起的線圈並且為多相(多相位)定 子繞組。多輸出發電機的線電流組將以不同的電壓和諧波失真相位關係進行操作。這些線 電流組也可以以不同的功率因數進行操作。優選地，相對於第二 ac輸出的m個相位使第一 ac輸出的η個相位基本上對稱地 進行相移。典型地，相對於第二 ac輸出的m個相位使第一 ac輸出的η個相位的第一部分 相移預定的正角度，並且相對於第二 ac輸出的m個相位使第一 ac輸出的η個相位的第二 部分相移預定的負角度。優選地，預定的正角度和預定的負角度具有基本上相同的量值。在第一可能的布置中，第一 ac輸出為六相ac輸出並且第二 ac輸出為三相ac輸 出。第一 ac輸出的三個相位相對於第二 ac輸出相移預定的正角度，並且第一 ac輸出的三 個相位相對於第二 ac輸出相移預定的負角度。預定的正角度為大約+15度，並且預定的負 角度為大約-15度。多脈衝整流器為12脈衝整流器。在第二可能的布置中，第一 ac輸出為十二相ac輸出並且第二 ac輸出為三相ac 輸出。第一 ac輸出的三個相位相對於第二 ac輸出相移第一預定的正角度，第一 ac輸出的 三個相位相對於第二 ac輸出相移第二預定的正角度，第一 ac輸出的三個相位相對於第二 ac輸出相移第一預定的負角度，並且第一 ac輸出的三個相位相對於第二 ac輸出相移第二 預定的負角度。第一預定的正角度為大約+22. 5度，第二預定的正角度為大約+7. 5度，第 一預定的負角度為大約-7. 5度，並且第二預定的負角度為大約-22. 5度。多脈衝整流器為 24脈衝整流器。可以將電容器組連接到第二 ac輸出以提供進一步的諧波失真減少並且影響多輸 出發電機的激勵。在第一可能的布置中，級數大於7的諧波電流不會受益於發電機中的相 位抵消，而級數小於8的諧波會具有不完全的相位抵消。在第二可能的布置中，級數大於13 的諧波電流不會受益於發電機中的相位抵消，而級數小於14的諧波會具有不完全的相位抵消。因此，發電機的第二ac輸出將包含電壓諧波失真。電容器組連同電動機(electrical machine)的電抗阻抗(reactive impedance)和阻性阻抗的作用，比得上阻尼二階延遲LC 濾波器，但電動機的實際性質使得濾波偏離了理想特性。然而，電容器組的作用提供了有益 的諧波濾波。通過以超前功率因數汲取電流的基波分量，該電容器組還提供了對發電機的 激勵。電容器組的基波MVAR額定值必須不能超過傳統的穩定性觀點，並且電容器組必須包 括針對浪湧電流限制的規定。第一配電母線(MVACl)可以傳送由多輸出發電機的第一定子繞組提供的ac配電 電壓。第二配電母線(LVACl)也可以傳送由多輸出發電機的第二定子繞組提供的ac配 電電壓。第一 ac配電母線通常作為中壓(MV)或低壓(LV)母線，並且第二 ac配電母線通 常作為低壓母線。因此，在配電系統為船舶配電和推進系統的情況下，由多輸出發電機產生 的ac功率會以中壓或低壓(例如，6. 6kV或690V)通過第一 ac配電母線分配到一個或多個 推進驅動系統，並且以低壓(例如，440V)通過第二配電母線分配到船舶服務。可以在第一配電母線與推進發動機之間電連接多脈衝整流器。換句話說，多脈衝 整流器可以形成功率變換器的一部分，該功率變換器還包括dc傳輸線和電連接到ac推進 發動機的ac端子的逆變器。如果使用dc推進發動機，則在一些情況中，該dc推進發動機 的dc端子直接連接到多脈衝整流器的dc端子，而在其他情況中，該dc推進發動機的dc端 子通過插入dc/dc功率變換器而連接到多脈衝整流器的dc端子。第一配電母線可以傳送dc配電電壓。在該布置中，在多輸出發電機的第一定子繞 組與第一配電母線之間電連接多脈衝整流器，以對第一 ac輸出進行整流。換句話說，通過 多脈衝整流器的整流作用從發電機的第一 ac輸出直接得到由第一配電母線傳送的dc配電 電壓。所述配電系統可以包括附加配電母線。可以通過保護開關裝置將傳送相同配電電 壓的各配電母線相互連接在一起。所有的部件(例如，多輸出發電機、功率變換器和低壓負 載)都可以通過包括斷路器和聯合控制器的保護開關裝置連接到配電母線。每個配電母線都可以從附加的多輸出發電機接收功率。例如，在一種可能的布置 中，該配電系統可以包括兩個或更多的多輸出發電機，這些多輸出發電機的第一 ac輸出 (在第一配電母線傳送dc配電電壓的情況下，可選地在由多脈衝整流器進行整流之後)被 提供到第一配電母線，並且其第二 ac輸出被提供到第二配電母線。任何實際的配電系統都 可以利用不同數量的配電「島」進行操作，但必須仔細地控制並聯的多輸出發電機的分配以 及各操作模式之間的轉換。可以將各島並聯在一起以給出單一的島布置(例如，為了單一 的推進發動機運轉)，或者可以將各島分離以便在設備故障之後提供冗餘和適度的退化能 力。優選地，通過傳統的自動電壓調節器(AVR)根據適當的模擬或數字控制方法或算法對 每個多輸出發電機進行調節。可以使用適當的插入功率變換器將推進發動機連接到多脈衝整流器，並且該推進 發動機可以是任何適當的類型(感應、同步等)。然而，應當認識到，也可以根據需要將其他 電力負載連接到多脈衝整流器。多脈衝整流器可以是傳統的工業或船舶類型。該部件所採用的確切形式將會影響配電系統的操作行為和能力，特別是在設備故障期間。例如，多脈衝整流器可以具有標準的 串聯或並聯配置，並且採用二極體或半導體開關元件。如果使用半導體開關元件，則通常以 最小的實際點火延遲角度對其進行操作，但是也可以對其進行相位控制來提供保護性或其 他調整特徵。無論採用哪種配置和半導體功率器件，在第一配電母線傳送ac配電電壓的情 況下，實質上，多脈衝整流器控制系統、整流器換向設計以及dc傳輸線濾波考慮了第一配 電母線的所有ac線中對相位平衡的要求。例如，當使用標準串聯配置時，在第一定子繞組 的各個相位組之間具有dc偏置電壓。例如，可以結合任何合適的電壓源逆變器類型(諸如基於IGBT的二級脈衝寬度調 制(PWM)類型及三級PWM類型)使用多脈衝整流。器。以第一配電母線的ac線中對相位 平衡的要求為條件，還可以結合其他公知的電流源逆變器dc傳輸線頻率變換器來使用多 脈衝整流器。例如，在第一配電母線傳送dc配電電壓的情況下，該逆變器可以形成包括多 脈衝整流器的功率變換器的一部分，或者位於第一配電母線與推進發動機之間。可以根據需要將兩個或更多的多脈衝整流器連接到第一配電母線。可以將其他多相位可變速度驅動器、定速驅動器和非驅動類型的電力負載連接到 第一配電母線。在第一配電母線傳送ac配電電壓的情況下，實質上，其多脈衝整流器服從 於在第一配電母線的ac線中對相位平衡的要求。也可以將不基於變換器的多相位電力負載連接到第一配電母線。在第一配電母線 傳送ac配電電壓的情況下，實質上，多相位負載服從於在第一配電母線的ac線中對相位平 衡的要求。此外，當串聯連接的多脈衝整流器從第一配電母線汲取功率時，實質上，這種不 基於變換器的多相位負載服從於經受住第一定子繞組的各個相位組之間具有的dc偏置電 壓的要求。


圖1是傳統船舶配電和推進系統的示意圖；圖2是根據本發明的第一實施例的船舶配電和推進系統的示意圖；圖3是具有六相ac輸出和三相ac輸出的雙輸出發電機(DOG)的詳細示意圖；圖4是示出了諧波相位抵消的示意圖；圖5是具有十二相ac輸出和三相ac輸出的DOG的詳細示意圖；圖6是根據本發明第二實施例具有dc配電結構的船舶配電和推進系統的示意圖。
具體實施例方式儘管下列描述旨在用於船舶應用的配電系統，並且特別旨在非常適合於商船、軍 艦和潛水艇的配電和推進系統，但易於理解的是，可以在其他種類的配電系統(諸如基於 陸地的或基於飛行器的系統)中使用類似的拓撲結構和控制方法。圖2示出了根據本發明的第一船舶配電和推進系統。該系統使用具有電流隔離的 兩個多相定子繞組的雙輸出ac發電機(DOG)，每個定子繞組都連接到獨立的負載。主柴油雙輸出ac發電機DOGl和輔助柴油雙輸出ac發電機D0G2每個都從其多相 定子繞組中的一個定子繞組向第一中壓配電盤或母線MVACl提供ac功率，並且從其多相定 子繞組中的另一個定子繞組向第一低壓配電盤或母線LVACl提供ac功率。以類似的方式，主柴油雙輸出ac發電機D0G3和輔助柴油雙輸出ac發電機D0G4兩者都從其多相定子繞組 中的一個定子繞組向第二中壓配電盤或母線MVAC2提供ac功率，並且從其多相定子繞組中 的另一個定子繞組向第二低壓配電盤或母線LVAC2提供ac功率。易於理解的是，每個雙輸 出發電機的每個定子繞組都提供不同的ac輸出電壓(例如，6. 6kV和440V或者在中壓母線 傳送低壓的情況下為690V和440V)。消除了對於在中壓母線和低壓母線之間的變壓器的需求，因此改進了整體船舶配 電和推進系統的效率，與此同時減少了噪音、振動、機械體積和質量。中壓母線傳送中壓(MV)ac配電電壓(例如，6. 6kV,60Hz)並且配備有保護開關裝 置。該保護開關裝置包括斷路器和聯合控制器，並且在圖2中以X標記表示。中壓母線 MVACl和MVAC2通過保護開關裝置相互連接。易於理解的是，中壓母線MVACl和MVAC2可以 傳送任何合適的電壓(包括低壓，例如690V，60Hz)，並且這種布置落入本發明的範圍之內。主柴油雙輸出ac發電機DOGl和輔助柴油雙輸出ac發電機D0G2通過保護開關裝 置連接到第一中壓母線MVACl。以類似的方式，主柴油雙輸出ac發電機D0G3和輔助柴油雙 輸出ac發電機D0G4通過保護開關裝置連接到第二中壓母線MVAC2。儘管沒有示出，但是可 以將中壓母線分成兩個或更多分離的段，這些段通過保護開關裝置相互連接。因此，在特定 的操作條件下，可以選擇性地使每個中壓母線的各分離的段、以及第一和第二中壓母線自 身彼此絕緣。因此，該船舶配電和推進系統的單個和多個島操作有可能使用適當數量的雙 (或多)輸出ac發電機、中壓配電母線和母線段。第一和第二推進驅動系統每個都包括用於將中壓母線MVACl和MVAC2連接到驅動 推進器的ac推進發動機PM的功率變換器PC。該船舶配電和推進系統還包括第一和第二側 推器驅動系統。每個側推器驅動系統都包括用於將中壓母線MVACl和MVAC2連接到驅動推 進器的ac側推器發動機TM的功率變換器PC。圖2所示的每個功率變換器PC都包括12脈 衝整流器、dc傳輸線和逆變器。然而，在可替換的布置中，其中第一和第二推進驅動系統都 包括dc推進發動機或側推器發動機，從而每個功率變換器PC都將僅包括12脈衝整流器。通過保護開關裝置將主柴油雙輸出ac發電機DOGl和輔助柴油雙輸出ac發電機 D0G2連接到第一低壓母線LVACl。以類似的方式，通過保護開關裝置將主柴油雙輸出ac發 電機D0G3和輔助柴油雙輸出ac發電機D0G4連接到第二低壓母線LVAC2。低壓母線LVACl 和LVAC2通過保護開關裝置相互連接。低壓母線LVACl和LVAC2傳送低壓(LV) ac配電電壓(例如，440V，60Hz)，並且多 個非特定的負載(諸如船舶服務配電系統(所標記的LVAC負載))通過保護開關裝置連接 到這些低壓母線。將參考圖3對一個雙輸出ac發電機(DOG)的技術特徵更詳細地進行說明。DOG具 有由主發動機(諸如柴油引擎)驅動的轉子(未示出)。第一定子繞組包括多個連接在一 起的線圈(未示出)，並且限定了具有六個相位的第一 ac輸出。六相定子繞組使所有六個 相位以這樣的方式纏繞，即，給它們特定的操作關係，並且即使將第一定子繞組分成兩個彼 此電流隔離的子定子繞組或者第一定子繞組包括兩個彼此電流隔離的子定子繞組時，這也 是成立的。第一子定子繞組提供第一 ac輸出的三個相位，第二子定子繞組提供第一 ac輸出 的三個相位。第一和第二子定子繞組典型地具有平衡的電抗，並且必須利用具有平衡的基 波電流、諧振電流和基波功率因數的負載進行操作，以使相位抵消的過程非常有效。因此，第一定子繞組應當特別地進行設計和構造以滿足這些操作需求。第二定子繞組包括多個連接在一起的線圈(未示出)，並且限定了具有三個相位 的第二 ac輸出。第一和第二定子繞組彼此電流隔離。具體而言，第二定子繞組與一起形成 第一定子繞組的第一和第二子定子繞組電流隔離。儘管諧波相位抵消和相移的基本原理是公知的，但在本發明中所使用的特定相移 還需要進一步如下更詳細的進行說明。如圖3所示，關於第二三相ac輸出對稱地使第一 ac 輸出的兩個三相組進行相移。具體而言，由第一子定子繞組提供的第一 ac輸出的三個相位 相對於第二 ac輸出的各三個相位移動+15度，而由第二子定子繞組提供的第一 ac輸出的 三個相位相對於第二 ac輸出的各三個相位移動-15度。相對於定子電壓的基波分量應用相移角度，並且特別選擇相移角度來使得第一 ac 輸出的第一三相組的第5和第7諧波電壓(S卩，諧波級5和7)分別與第一 ac輸出的第二三 相組的第5和第7諧波電壓反相。在這些基波電壓之間有30度的相對相移，相應的30度 「加上」 5X30等於所述兩個第5諧波電壓之間的180度的相移，相應的30度「減去」 7X30 等於所述兩個第7諧波電壓之間的-180度的相移；「加上」和「減去」30度項分別與第5諧 波電壓的逆序和第7諧波電壓的正序相關聯。由於諧波電壓的反相，所以由12脈衝負載引 起的所有諧波電流在第一 ac輸出的兩個三相組之間傳播，而不會很大程度地耦合到DOG的 轉子繞組中。通過在第一 ac輸出的兩個三相組之間對稱地放置，並且作為其缺乏到轉子中 的耦合的結果，第二 ac輸出沒有在第5和第7諧波電壓處耦合到第一 ac輸出。可以參考圖4來進一步說明相位抵消和耦合，在圖4中，提供第一 ac輸出的第 一三個相位的第一子定子繞組標記為定子1/1，提供第一 ac輸出的第二三個相位的第二子 定子繞組標記為定子1/2。提供第二 ac輸出的第二定子繞組標記為定子2。如上所述，第 5和第7諧波電壓在第一和第二子定子繞組定子1/1和定子1/2之間反相傳播。第一和第 二子定子繞組定子1/1和定子1/2固有地良好耦合，這是因為它們一起限定了第一定子繞 組。因此，只有最少的第5和第7諧波電壓洩漏到轉子繞組和提供第二 ac輸出的第二定子 繞組定子2中。出於清楚的原因，在圖4中使用了簡化的單一相位形式。然而實際上，易於 理解的是，第一和第二子定子繞組定子1/1和定子1/2、第二定子繞組定子2以及轉子繞組 每個都具有三個相應的相位，並且在各個第二和第三相位之間也將保持圖4中所示的各個 第一相位的相位關係。圖4所示的角度可應用於定子基波頻率，並且本領域技術人員應當 理解，等效的物理角度會依賴於轉子極數。第一 ac輸出連接到六相位中壓母線，其可以為圖2所示的第一或第二中壓母線 MVACU MVAC2。具體而言，中壓母線包括傳送由第一子定子繞組提供的第一 ac輸出的三個 相位的第一 ac母線AC1、以及傳送由第二子定子繞組提供的第一 ac輸出的三個相位的第二 ac母線AC2。在圖3中，中壓母線標記為MVAC推進總線，這是因為其旨在用於向推進驅動 系統提供功率。兩個12脈衝整流器通過保護開關裝置連接到中壓母線。每個12脈衝整流 器的第一 ac輸入端子連接到第一 ac母線ACl，並且每個12脈衝整流器的第二 ac輸入端子 連接到第二 ac母線AC2。12脈衝整流器形成推進和側推器驅動系統的一部分。具體而言，12脈衝整流器為 圖2所示的功率變換器PC的組成部分。每個12脈衝整流器的dc端子通過dc傳輸線和12 脈衝逆變器(未示出)連接到相關的ac推進發動機PM和ac側推器發動機TM。9
圖3示出了 12脈衝串聯連接，但應當認識到，也可以使用並聯連接。由12脈衝整流器汲取的第5和第7諧波電壓根據如上所述的公知的相移原理傳 播通過D0G，並且這意味著DOG的轉子不會以任何顯著的或產生問題的程度受到第6諧波電 壓的不利的且會產生問題的影響，其中這些影響與三相6脈衝整流器系統相關聯。更高級 數諧波分量不會受益於相位抵消，並且因此DOG的轉子將會受到第12、第18、第M···諧波電 壓的影響，但這些並不被認為是特別有問題的。第二 ac輸出連接到三相低壓母線，其可以為圖2所示的第一或第二低壓母線 LVACU LVAC2。儘管第二 ac輸出將包含作為相移結果的最小的第5和第7諧波電壓，但會 存在第11、第13、第17、第19、第23···諧波電壓，這是因為它們也存在於整流器線電流中。 通過採用二極體橋式整流器並且增加DOG的六相整流電抗來緩解這些諧波分量。如何需要 進一步的衰減，則可以將電容器組連接到第二 ac輸出以結合DOG的六相位到三相位的漏電 抗來提供低通濾波器響應，從而提供對更高級數諧波分量的所期望的衰減。在圖2和圖3 中示出了這種電容器組，並且這種電容器組將提供有益的定子激勵。圖5示出了可替換的布置的相位抵消，其中每個DOG的第一定子繞組限定了具有 十二個相位的第一 ac輸出。將第一定子繞組分成四個子定子繞組，每個子定子繞組提供第一ac輸出的三個相位。四個子定子繞組彼此電流隔離。第二定子繞組限定了具有三個相 位的第二 ac輸出。第一和第二定子繞組彼此電流隔離。具體而言，第二定子繞組與一起形 成第一定子繞組的四個子定子繞組電流隔離。使第一 ac輸出的四個三相組關於第二三相位ac輸出而對稱地進行相移。具體而 言，由第一子定子繞組提供的第一 ac輸出的三個相位相對於第二 ac輸出的相應的三個相 位移動+22. 5度，由第二子定子繞組提供的第一 ac輸出的三個相位相對於第二 ac輸出的 相應的三個相位移動+7. 5度，由第三子定子繞組提供的第一 ac輸出的三個相位相對於第二ac輸出的相應的三個相位移動-7. 5度，並且由第四子定子繞組提供的第一 ac輸出的三 個相位相對於第二 ac輸出的相應的三個相位移動-22. 5度。對於第一 ac輸出，可以將本發明對稱地擴展至3Ne系列中的任何合適的相位數 量，其中Ne為偶數，並且其中在5、7、11、13直到6Ne士 1系列中的諧波級受益於相位抵消。 然而，將ac功率分配為過多的相位數量是不切實際的，這是因為這會將不合理的大量ac母 線和開關觸點的需求強加到分配系統中。圖6示出了根據本發明的第二船舶配電和推進系統。除了在將由每個DOG的第一 定子繞組提供的第一 ac輸出提供到第一和第二中壓母線MVDCl和MVDC2之前，利用多脈衝 整流器R對其進行整流的事實之外，該系統與圖2所示的系統相同。因此，第一和第二中壓 母線MVDCl和MVDC2代表了可能的dc分配結構。通過採用多脈衝整流器R以及通過分配 dc功率，可以通過允許每個DOG的第一定子繞組具有任何合適數量的相位而沒有招致使用 過多數量的相位分配ac功率的不利結果來擴展相位抵消的益處。在圖6的布置中，多脈衝整流器複製了圖2所示的每個功率變換器PC的功能。優 選地，整流器R位於物理地接近每個DOG周圍的地方。因為dc功率通過第一和第二中壓母 線MVDCl和MVDC2進行分配，所以只需要使用逆變器I來連接ac推進發動機PM。10
權利要求
1.一種配電系統，該系統包括第一配電母線(MVACl)；第二配電母線(LVACl)；多脈衝整流器，其具有電連接到第一配電母線(MVAC1、MVAC2)的端子；以及多輸出發電機(DOGl)，其具有第一和第二電流隔離的定子繞組，第一定子繞組提供具 有η個相位的第一多相ac輸出且該第一定子繞組連接到第一配電母線(MVACl)以將第一 配電電壓提供到第一配電母線(MVACl)，並且第二定子繞組提供具有m個相位的第二多相 ac輸出且該第二定子繞組連接到第二配電母線(LVACl)以將第二配電電壓提供到第二配 電母線(LVACl)；其中，第一 ac輸出的η個相位相對於第二 ac輸出的m個相位進行相移。
2.根據權利要求1的配電系統，其中將第一定子繞組分成兩個或更多子定子繞組，每 個子定子繞組提供第一 ac輸出的η個相位的一部分。
3.根據權利要求1的配電系統，其中第一ac輸出的η個相位基本上對稱地相對於第二 ac輸出的m個相位進行相移。
4.根據權利要求1的配電系統，其中第一ac輸出的η個相位的第一部分相對於第二 ac輸出的m個相位相移預定的正角度，並且第一 ac輸出的η個相位的第二部分相對於第二 ac輸出的m個相位相移預定的負角度。
5.根據權利要求4的配電系統，其中預定的正角度和預定的負角度具有基本上相同的 量值。
6.根據權利要求1的配電系統，其中η不等於m。
7.根據權利要求1的配電系統，其中第一ac輸出為六相ac輸出，並且第二 ac輸出為 三相ac輸出。
8.根據權利要求7的配電系統，其中第一ac輸出的三個相位相對於第二 ac輸出相移 預定的正角度，並且第一 ac輸出的三個相位相對於第二 ac輸出相移預定的負角度。
9.根據權利要求8的配電系統，其中預定的正角度為大約+15度，並且預定的負角度為 大約-15度。
10.根據權利要求7的配電系統，其中多脈衝整流器為12脈衝整流器。
11.根據權利要求1的配電系統，其中第一ac輸出為十二相ac輸出，並且第二 ac輸出 為三相ac輸出。
12.根據權利要求11的配電系統，其中第一ac輸出的三個相位相對於第二 ac輸出相 移第一預定的正角度，第一 ac輸出的三個相位相對於第二 ac輸出相移第二預定的正角度， 第一 ac輸出的三個相位相對於第二 ac輸出相移第一預定的負角度，並且第一 ac輸出的三 個相位相對於第二 ac輸出相移第二預定的負角度。
13.根據權利要求12的配電系統，其中第一預定的正角度為大約+22.5度，第二預定 的正角度為大約+7. 5度，第一預定的負角度為大約-7. 5度，並且第二預定的負角度為大 約-22. 5度。
14.根據權利要求11的配電系統，其中多脈衝整流器為M脈衝整流器。
15.根據權利要求1的配電系統，還包括連接到第二ac輸出的電容器組。
16.根據權利要求1的配電系統，其中第一配電母線(MVACl)傳送ac配電電壓。
17.根據權利要求16的配電系統，其中在第一配電母線(MVAC)與電力負載(例如推進 發動機)之間電連接多脈衝整流器(PC)。
18.根據權利要求1的配電系統，其中第一配電母線(MVDCl)傳送dc配電電壓，並且在 第一定子繞組與第一配電母線(MVDCl)之間電連接多脈衝整流器(R)來對第一 ac輸出進 行整流。
全文摘要
本發明涉及包括第一和第二ac配電母線的配電系統(例如船舶配電和推進系統)。第一ac配電母線(MVAC1)通常是用於推進驅動系統的中壓(MV)母線，第二ac配電母線(LVAC1)通常是用於船舶服務的低壓(LV)母線。12脈衝整流器(PC)具有電連接到第一ac配電母線(MVAC1)的ac端子。多輸出發電機(DOG1)具有第一和第二電流隔離的定子繞組。第一定子繞組提供六相ac輸出並連接到第一ac配電母線(MVAC1)。第二定子繞組提供三相ac輸出並連接到第二ac配電母線(LVAC1)。六相位ac輸出相對於三相位ac輸出進行相移，以減少第一和第二ac配電母線之間的會產生問題的諧波失真耦合。
文檔編號H02J3/26GK102044884SQ20101051119
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月13日 優先權日2009年10月13日
發明者喬納森·蔡爾茲, 艾倫·戴維·克蘭 申請人:科孚德機電技術有限公司