[发明专利]一种船用智能直流母联控制器

说明书

本发明公开了一种船用智能直流母联控制器，包括水冷框架和设置在水冷框架内部的左右水道，水冷框架正面设置有多个电缆接头，水冷框架的容腔内设置有主开关电路组件、L形叠层母排、预冲电容组件、负母排、左右舷正母排、限流水冷电抗器和续流回路组件及控制组件，主开关电路组件和限流水冷电抗器分别与左水道和右水道相连通；本发明水冷框架内置带水路进出口的左右水道，减少管路连接，且利于散热；L形叠层母排层数少，电气回路杂散电感小；而主开关电路组件、预冲电容组件都直接和L形叠层母排连接，结构紧凑，体积小，能量密度大，且布局形式利于自然对流散热；同时整个母联控制器接口数量少，装配方便，体积小，成本低，拆装维护非常方便。

技术领域

本发明属于电力电子设备及船用直流配电系统故障保护技术领域，尤其涉及一种具有快速监测直流系统中短路故障问题，并具有微秒级分段短路电流能力的电力电子控制器。

背景技术

在船舶直流配电网中，系统一旦发生短路故障，挂网或电源类的其他容性设备将向短路故障点馈电，当保护装置响应动作较慢时将会产生较大的短路电流。同时若容性设备应快速放电而导致直流母线电压降低，将会导致设备无法正常工作，系统发生故障。

传统船用直流配电系统中通常采用机械断路器对电网进行保护，但其分断动作时间较长，往往需要数十甚至数百毫秒，因此具有微秒级分段能力的电力电子器件进行故障快速切除的直流固态断路器成为研究重点。且电力电子器件只能承受一定值的尖峰电压，而线路中电抗器及杂散电感中存储的能量需要有及时的转移途径，因此此系统需要具备相应的续流回路。

传统船用直流固态断路器，存在无法快速检测电流突变的情况的缺点，因而无法对直流系统中的短路故障进行快速切断，导致船舶断电。

因此一种能快速检测及分段船用直流系统中母线故障电流的母联控制器对船用直流配电系统中短路故障问题是至关重要的。

母联控制器功率模块作为船舶直流电站的核心部件，一直是研究人员关注的焦点，目前市场上已经开发出多型母联控制器组件，但是普遍存在集成度低、冷却系统复杂、体积大功率密度小等缺点。

例如在集成方面，目前母联控制器中电抗器和功率模块分开设计的居多，且母联控制器普遍没有集成电抗器模块；冷却系统方面，现在市场上母联控制器未将与外部连接的进出水路集成到模块框架内，而是通过外接的冷却水管和功率模块水冷板串联。如此设计不仅使水路设计复杂、占用体积较大、可靠性降低，而且因为安装空间的要求，往往体积功率密度小，对于整个船舶直流电站空间布置造成极大的不方便。

而且目前母联控制器普遍没有考虑电磁屏蔽的要求，这对工作人员的身体健康造成较大的不利影响。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足，设计一种具有短路快速分断能力的船用智能直流母联控制器，在于解决现有母联控制器功率模块集成度低，冷却系统复杂，器件安装拆卸困难，体积大，功率密度小，电磁辐射严重，制造成本高等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种船用智能直流母联控制器，包括中空长方体的水冷框架，所述的水冷框架的左右侧板内部分别设置有用于水路连通的左水道和右水道，所述的水冷框架正面的左右两侧分别设置有与左水道和右水道相连通的万向水冷接头，所述的水冷框架正面的相应位置上还设置有多个电缆接头；

所述的水冷框架的容腔内固定安装有位于其上下面的对称面上的主开关电路组件，所述的主开关电路组件包括凸字形的功率模块水冷板和对称设置在功率模块水冷板正反面上的IGBT组件，所述的功率模块水冷板内部水道的进出口分别与左水道和右水道相连通；

所述的主开关电路组件的上下端面上分别对称设置有L形叠层母排，每一个所述的L形叠层母排的竖直铜排前端面上均设置有预冲电容组件；