用于向耗电器网馈送供电网的电功率的设备制造技术

为了提供一种用于向耗电器网（１３）馈送供电网（１２）的电功率的设备（１），其中，该设备（１）具有频率转换器（２），该频率转换器一方面能与供电网（１２）连接而另一方面能与耗电器网（１３）连接，利用该频率转换器还能在足够长的持续时间期间为耗电器网提供高的短路电流，从而能够定位耗电器网中的短路并且有针对性地将该短路与剩余的无缺陷耗电器网分开，提出一种开关单元（１３）以及与该开关单元（３）连接的控制器件（９），该开关单元与频率转换器（２）并联地设置并且被设计用于桥接该频率转换器（２），以及该控制器件被设计用于在证明存在流经频率转换器（２）的短路电流时操作所述开关单元（３）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于向耗电器网馈送供电网的电功率的设备，其中该设备具有频率转换器，该频率转换器一方面可以与供电网连接而另一方面可以与耗电器网连接。本专利技术还涉及一种用于向耗电器网馈送供电网的电功率的方法。
技术介绍
这样的设备和这样的方法已经由DE 10 2005 004 628 Al公开。该文献中描述的设备被用于向港口中停泊的轮船提供能量。在港口中停泊的轮船一般由运行的柴油发动机提供能量。但是柴油发动机的废气会在港口城市中产生显著的环境污染。借助这种类型的设备可以从陆地提供能量。由于陆地供电网和船舶配电网之间一般存在不同的电压、电网频率、星形汇接点处理等等，因此设置了能与不同的电网耦合的静态频率转换器。静态转换器具有功率半导体，利用这些功率半导体使得可以对电流和电压进行转换。该已知设备存在以下缺点，即高短路电流不能在足够长的持续时间期间被馈入到船舶配电网中。否则频率转换器的功率半导体阀可能被损伤或甚至被破坏。但是，短路电流的足够长的馈入对于定位船舶一侧的短路是必要的，以便在船舶配电网中能够将有缺陷的子网与剩余的船舶配电网分开。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是提供一种开头所述类型的设备以及一种方法，利用它们还能够在足够长的持续时间期间为耗电器网提供高的短路电流，以便可以对耗电器网中的短路定位并且有针对性地将该短路与剩余的无缺陷耗电器网分开。本专利技术通过开关单元以及与该开关单元连接的控制器件来解决该任务，该开关单元与频率转换器并联地设置并且被设计用于桥接该频率转换器，以及该控制器件被设计用于在证明存在流经频率转换器的短路电流时操作所述开关单元。此外，本专利技术通过一种用于向耗电器网馈送供电网的电功率的方法解决该任务， 其中，该供电网通过频率转换器以及被设计为桥接该频率转换器的开关单元与耗电器网连接，在该耗电器网中依据短路标准来监视馈入该耗电器网中的电流，其中在满足该短路标准时闭合所述开关单元以桥接所述频率转换器。根据本专利技术，在与频率转换器的并联电路中提供开关单元，利用该开关单元可以在短路情况下桥接频率转换器。为了识别或者为了证明流经该频率转换器的短路电流而设置控制器件，该控制器件除了借助预定的短路标准来识别短路电流之外还用于操作开关单元。在操作了该开关单元之后，该短路电流至少还流经具有对短路电流足够的电流承受能力的开关单元。此外，在本专利技术的范围中该开关单元是快速闭合的开关单元，使得可以在有短路电流进入之后可靠地避免对频率转换器的损伤。在本专利技术的范围中，频率转换器优选是静态频率转换器。静态转换器不具有移动的部件或组件而是具有功率半导体阀。在本专利技术的范围中，频率转换器的拓扑结构原则上是任意的。例如，静态频率转换器具有整流器以及逆变器，该整流器和逆变器在直流电压侧相互连接。在能量传输和能量配送领域中的整流器和逆变器是本领域技术人员公知的，从而在此不需要详细描述它们的结构。一般采用由所谓的功率半导体阀组成的桥电路，其中， 功率半导体阀与调节器连接并且由该调节器有针对性地从截止位置转换到导通位置，在该截止位置上中断通过该功率半导体阀的电流，而在导通位置上使得可以有电流流过该功率半导体阀。通过所述控制单元或更好的调节对功率半导体阀的合适控制使得可以进行期望的转换。在本专利技术的范围中，作为两个也可以共同称为转换器的整流器和逆变器例如考虑两级或三级转换器，但是也可以考虑所谓的多级转换器。频率转换器合适地是为高压以及尤其是为介于IkV和52kV之间的电压设计的。但是在本专利技术的范围中还可以采用为高于52kV的电压设计的频率转换器。合适的是，控制器件与频率转换器连接并且被设计用于中断或用于以其它方式影响频率转换器的频率转换。根据该合适的扩展，例如在通过开关单元桥接该频率转换器的时刻也中断该频率转换器的运行。对开关单元的操作以及脉冲截止在时间上连续协调地进行，使得既不会导致耗电器网中的供电中断也不会导致具有不同频率的电流同时叠加在一起。因此，控制器件与频率转换器的调节器的一部分连接或者与该调节器连接。因此合适的是，控制器件在操作开关单元时向频率转换器施加脉冲截止。例如，如果供电网具有50Hz 的频率，而耗电器网在正常运行时具有60Hz的频率，则防止了耗电器网直接与50Hz供电网连接而同时频率转换器还在向该60Hz耗电器网馈电。这可能会导致不期望的缺点。合适的是，所述开关单元包括可控的功率半导体。如上面已经描述的，所述开关单元必须足够快速地闭合，以便在升高的短路电流能够损伤频率转换器的灵敏的功率半导体阀之前就桥接该频率转换器。由于机械开关一般为此太缓慢地闭合，因此在本专利技术的范围中，合适的是考虑快速的半导体开关。该半导体开关或更好的功率半导体开关例如通过其功率半导体的栅极端子与控制器件连接。因此通过简单的控制信号，这些控制器件能够将功率半导体开关快速地从其中断位置转换到其导通位置并因此接通该功率半导体开关。开关单元的功率半导体例如是晶闸管。但是在本专利技术的范围中可以考虑以下任意可开关的功率半导体，即这些功率半导体至少可以主动地从其截止位置转换到其导通位置并且能够无破坏地引导在耗电器一侧所需的短路电流。换句话说，这些可开关的功率半导体具有足够高的电流承受能力，以便无干扰和无破坏地在所需要的持续时间期间引导所期待的短路电流。根据本专利技术设备的优选构成，设置了被设计用于检测频率转换器的供电网一侧的电输入测量参数的输入测量传感器，以及被设计用于检测频率转换器的耗电器网一侧的电输出测量参数的输出测量传感器，其中，控制器件与这些输入测量传感器和输出测量传感器连接并且一直延迟对开关单元的操作，直到所选择的输入测量参数和相应的输出测量参数具有相同相位为止。根据本专利技术的该有利构成，考虑供电网中的电压和耗电器网中的电压可能具有不同的相位。为了在桥接频率转换器时避免不受控制的补偿电流，在控制器件一侧一直延迟对开关单元的操作，直到在频率转换器的两侧都存在相同相位的测量参数为止。所述输入测量参数和输出测量参数合适地是输入电压和输出电压，也就是分别在耗电器网中存在的电压和在供电网中存在的电压。只有在供电网中以及在耗电器网中电压具有5相同相位时，才导致所述操作以及因此导致控制器件对频率转换器的桥接。合适的是，设置输入端器件以用于将所述设备与供电网连接，而且可能的话还设置输出端器件以用于将所述设备与耗电器网连接。作为输入端器件或输出端器件，例如考虑常见的变压器。短路标准例如是一种简单的阈值标准，换句话说根据幅度来监视耗电器网一侧或输入电网一侧的电流。如果流过频率转换器的电流的幅度在预定的持续时间期间超过预定阈值，则推断存在短路电流。短路电流就其幅度来说是通常存在的额定电流的幅度的多倍。 短路标准例如当所测得的测量电流超过可调节的阈值时得到满足，该可调节的阈值按照合适的方式高于所述额定电流。在根据本专利技术的其它示例性短路标准中，除了纯负载电流之外，也就是除了由频率转换器馈入耗电器网中的电流之外还附加地监视输出电压。由所测得的电压和所测得的电流构成的商是阻抗。根据该示例性的本专利技术的短路标准，为该阻抗定义阻抗阈值，低于该阻抗阈值就被评价为短路事件或短路标准。根据本专利技术方法的一种合适构成，检测频率转换器的供电网一侧的至少一个电输入参数，并且检测频率转换器的耗电器网一侧的至本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于向耗电器网（１３）馈送供电网（１２）的电功率的设备（１），其中，该设备（１）具有频率转换器（２），该频率转换器一方面能与供电网（１２）连接而另一方面能与耗电器网（１３）连接，其特征在于，开关单元（１３）以及与该开关单元（３）连接的控制器件（９），该开关单元与所述频率转换器（２）并联地设置并且被设计用于桥接该频率转换器（２），以及该控制器件被设计用于在证明存在流经所述频率转换器（２）的短路电流时操作所述开关单元（３）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤维·克雷布斯，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE