[发明专利]供电系统和方法

说明书

一种DC供电系统包括第一DC配电母线部分和第二DC配电母线部分、以及一个DC功率开关组件(122)，该DC功率开关组件(122)包括多个串联连接的功率开关单元(121)和一个限流器(100)。每个功率开关单元包括一个第一功率开关单元端子(123)和一个第二功率开关单元端子(123)、以及用于控制第一端子与第二端子之间的电流流动的两个对称功率开关子单元(146)。每个子单元(146)在一侧上电连接到第一功率开关单元端子(23)和第二功率开关单元端子(24)中的一个功率开关单元端子，并且在另一侧上电连接到另一子单元(146)。功率开关子单元(146)各自包括一个半导体器件(Q1，Q2)、以及与半导体器件并联的串联连接的二极管(D1，D2)和电容器(C1，C2)。组件(122)的第一端子(28)电耦合到配电母线的第一母线部分(30)，并且第二端子(29)电耦合到配电母线的第二母线部分(31)。功率开关组件(122)的一侧上的电压大于或等于1kV。

技术领域

本发明涉及一种包括功率开关组件的DC供电系统，所述DC供电系统特别被用于近海平台或船舶。

背景技术

在近海平台或船舶、钻机、飞机、HVDC系统、风力发电网、或类似DC系统中，许多设备被认为是关键的，并且监管要求规定了发生故障时的电力可用性。

因此，通常的做法是将船舶或钻机上的设备分成多个部分，并且以冗余方式为每个部分提供单独的电力，使得如果在一个部分中发生故障，它不会转移到另一部分，并且并非所有操作能力都被丢失。这种分离通过以下方式来实现：在通常断开的多个部分之间使用多个母线连结来操作，并且仅在有限的情况下，闭合那些母线连结以使得一侧能够从另一侧接收电力。然而，这种母线连结仅适用于低压DC系统。对于高压系统，必须使用机械断路器。

发明内容

根据本发明的第一方面，一种DC供电系统包括第一DC配电母线部分和第二DC配电母线部分、以及一个DC功率开关组件，该DC功率开关组件包括多个串联连接的功率开关单元和限流器；每个功率开关单元包括第一功率开关单元端子和第二功率开关单元端子、以及用于控制第一端子与第二端子之间的电流流动的两个对称功率开关子单元；每个子单元在一侧上电连接到第一功率开关单元端子和第二功率开关单元端子中的一个功率开关单元端子，并且在另一侧上电连接到另一子单元；其中多个功率开关子单元各自包括一个半导体器件、以及与半导体器件并联的串联连接的二极管和电容器；其中组件的一个第一端子电耦合到配电母线的第一母线部分，并且第二端子电耦合到配电母线的第二母线部分；并且其中功率开关组件一侧上的电压大于或等于1kV。

如果检测到诸如短路的故障，则供电系统将DC母线部分彼此断开，以便防止系统一侧上的故障传播到另一侧。

通常，限流器包括一个电感。

优选地，限流器设置在第一端子和第二端子中的每个端子与一个相邻的功率开关单元之间。

这为多个开关单元提供了对DC配电系统任一侧上发生的短路的保护。

优选地，子单元中的一个或每个子单元还包括与电容器串联的一个电阻器。

这有助于限制系统振荡。优选的是，每个子单元包括一个电阻器。

优选地，子单元中的一个或每个子单元还包括与电容器串联的一个阻尼电路。

这有助于限制系统振荡。优选的是，子单元中的每个子单元包括一个阻尼电路。

优选地，半导体器件包括一个二极管或一个晶体管中的一个。

优选地，半导体器件包括一个绝缘栅双极晶体管。

优选地，功率开关组件的一侧上的电压在1kV至15kV的范围内。