[发明专利]用于将同步机与电压网络耦合的操作电路及操作它的方法

说明书

本发明涉及一种操作电路（10）和涉及一种用于操作电压供应网络（12）上的同步机（11）的方法。操作电路（10）具有转换器电路（15），转换器电路（15）带有多个可控的转换器开关（20）至（23）和可控的开关布置（30），可控的开关布置（30）适于在启动转换器配置（I）和直接转换器配置（II）之间切换所述转换器电路（15）。功率供应网络（12）被连接到转换器输出（14），并且同步机（11）被连接到转换器电路（15）的转换器输入（31）。在直接转换器配置（II）中，在转换器输出（14）处提供带有预设AC电压频率的AC电压。控制单元（16）控制转换器开关（20）至（23），使得在转换器输出（14）处的AC电压对应于需求。

技术领域

本发明涉及一种用于将同步机与电压网络耦合的操作电路以及一种用于借助于操作电路对同步机进行操作的方法。

背景技术

同步机通常被用在发电厂中，以采用发电机模式为电压网络提供电能。必须的是，操作电路负载独立地为电压网络提供尽可能恒定频率的AC电压。操作电路还必须允许同步机的启动，与异步机不同，同步机不允许转子场和定子场之间的任何滑动。

在此类操作电路中，能量效率扮演着极其重要的角色。在发电厂中，高功率被生成并且，在服务寿命（service life）期间，大量的电能被生成。就发电厂的效率来说，即使在操作电路的效率的百分之几十的范围中的小改善也具有极大的重要性。

现今，在此类操作电路中，带有DC电压中间电路的转换器电路经常被用来使电压网络的AC电压频率适于发电机的AC频率。由发电机生成的AC电压首先被整流，并且然后整流的电压被提供到DC电压中间电路。通常，用于平滑和缓冲整流的电压的电容器被布置在DC电压中间电路中。DC电压中间电路的整流的电压然后在倒相极中被转换成电压网络的AC电压，并且因此不取决于发电机的AC电压频率。此类逆变器是已知的，例如，名称为VSI（电压源逆变器）。带有DC电压中间电路的逆变器具有约98 %的效率。

发明内容

从已知的操作电路开始，能认为本发明的目的是改进同步机（例如发电厂）的操作的效率。

此目的通过具有专利权利要求1的特性的操作电路和具有专利权利要求15的特性的方法来达成。

根据本发明的操作电路被设置用于将同步机与电压网络耦合。同步机和操作电路是例如发电厂的部分，诸如水力发电厂、风力发电厂、船舶等，其能将电功率（有功功率和/或无功功率）输送到功率网或从功率网汲取电功率。

操作电路具有能由控制单元控制的转换器电路。转换器电路具有连接到同步机的转换器输入和连接到电压网络的转换器输出。转换器电路具有多个转换器开关和开关布置（switching arrangement）。转换器开关和开关布置能由控制单元控制。

借助于开关布置，转换器电路能在至少两种配置（启动转换器配置和直接转换器配置）之间切换。在启动转换器配置中，同步机能作为马达来操作和启动。在直接转换器配置中，同步机能例如作为发电机进行操作，并且将电功率提供到电压网络。在直接转换器配置中，不存在DC电压中间电路，并且在转换器输入处的AC电压被直接地转换成在转换器输出处的AC电压，而无需中间转换成DC电压。在直接转换器配置中，在转换器输出处的AC电压由控制单元调节，使得预设频率和还有可选的预设电压值（最大值或有效值等）被达成，其对应于电压网络的电源频率（mains frequency），例如50 Hz或60 Hz。相比之下，在启动转换器配置中，相反地，在转换器输入处的频率能被设置为允许同步机的频率启动。

因此，操作电路能以两种不同的配置来操作，由此，在直接转换器配置中，在转换器输出处的频率和在启动转换器配置中和在转换器输入处的频率和可选地还有电压值能被控制或调整。