[发明专利]中压直流区域配电系统

说明书

技术领域

本发明属于船舶电力系统领域，具体涉及一种适用于采用中压直流电制船舶综合电力系统的中压直流区域配电系统。

背景技术

经过二十多年的探索和实践，船舶行业已经达成共识：未来船舶电力系统的发展方向是综合电力系统。综合电力系统主要包括发电、配电、变电、推进、储能、监控/管理六个模块。对于发电模块，由于在功率密度、体积重量、电磁兼容、振动噪声等方面的优势，中压直流（4～35kV DC）将逐渐取代中压交流（4～13.8kV AC）成为发电模块的标准形式。作为船舶综合电力系统的重要组成部分之一，配电模块将电能从发电机输送到负载，其主要任务就是合理分配电能，以保证全船电力负荷得到规定品质的电力供应，确保电网发生故障时，维持最大范围内的供电连续性；在各种紧急状态下，向保证船舶安全所需要的重要电气设备供电。

以辐射式配电系统和交流电机组成的电力是目前船舶电力系统的主流。传统机械式推进难以满足现代游轮、渡轮在经济性及舒适性等方面的要求，操锚船和其他近海支持船舶在动态定位(DP)作业中通常需要同时运行几台柴油发电机以作后备，燃油效率低的问题难以解决。电力系统的负载有船上少数几个集中式配电中心通过电缆馈送，这样造成全船数十根电缆在船上个部位穿插，使得穿插电缆布置困难，不利于提高船舶电力系统的可靠性。同时电缆数量的增加，使得船舶建造成本上升，随着船舶电力系统容量的日趋增大，集中式配电逐渐成为船舶设计和建造成本中一个十分突出的问题，局部的电气隔离变得很困难，同时在出现故障的时候，也很难隔离故障，局部故障有可能直接影响整个电力系统。

上世纪九十年代，为了降低船舶的采购和建造费用，美国学者提出一种新型配电结构：区域配电。区域配电采用模块化建造思想，按功能、位置等因素将全船日用负荷划分至相对独立的区域，各区域由贯穿全船的低压配电母线统一供电，区域内部不同电制的交流、直流日用负荷独立组网。根据低压配电母线电制的不同，区域配电可以分为交流区域配电和直流区域配电。交流区域配电已在船舶领域取得一定应用。但交流区域配电网络结构是一个相对复杂的网络结构，其对船舶电力系统的规划和安全运行是一种挑战。设备故障、大功率设备的起停、误操作等都会使故障处理、电能调度等变得更加困难。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种中压直流区域配电系统，进一步降低未来船舶的采购和运行、维护费用。

本发明提供了一种中压直流区域配电系统，包括若干个配电分区和能量管理系统，每个配电分区内设置有DC/DC变流器，DC/DC变流器的输出端通过隔离互锁开关分别与左舷低压直流母线和右舷低压直流母线相连接，左舷直流母线联络屏与左舷低压直流母线相连接，右舷直流母线联络屏与右舷低压直流母线相连接，左舷直流母线联络屏和右舷直流母线联络屏的输出端分别与DC/AC逆变器、DC/DC斩波器、DC/AC变频器、输入自动选择模块和附属设备的输入端相连接，能量管理系统通过通讯总线和各配电分区内的DC/DC变流器、左舷直流母线联络屏、右舷直流母线联络屏、DC/AC逆变器、DC/DC斩波器、DC/AC变频器、输入自动选择模块相连接，DC/DC变流器的输入端为配电分区的中压直流输入端，DC/AC逆变器的输出端为配电分区的日用交流输出端，DC/DC斩波器的输出端为配电分区的日用直流输出端，DC/AC变频器的输出端与电动机相连接，输入自动选择模块为配电分区的低压直流输出端。

所述输入自动选择模块包括四只功率二极管，输入选择模块的左舷低压直流输入端依次与相互串联的正极功率二极管D1和负极功率二极管D3相连接，输入选择模块的右舷低压直流输入端依次与相互串联的正极功率二极管D2和负极功率二极管D4相连接，正极功率二极管D1、D2的输出端为输入选择模块的输出端。每个配电分区内，其他低压直流负载通过输入自动选择模块从低压直流母线取电；正常工作时低压直流负载由左右舷低压直流母线共同供电，若某一舷故障，输入自动选择模块可自动切换至另一舷供电。

所述DC/AC逆变器由输入自动选择模块和多个DC/AC逆变子模块并联组成。每个配电分区内，DC/AC逆变器将低压直流变换为日用交流，正常工作时DC/AC逆变器由左右舷低压直流母线共同供电，若某一舷故障，可自动切换至另一舷供电。

所述DC/DC斩波器器由输入自动选择模块和多个DC/DC斩波子模块并联组成。每个配电分区内，DC/DC斩波器将低压直流变换为日用直流，正常工作时DC/DC斩波器由左右舷低压直流母线共同供电，若某一舷故障，可自动切换至另一舷供电。