[发明专利]用于海上应用的DC电力系统

说明书

一种用于海上船舶的电力系统(100)包含多个保护区(102,104)，其中至少两个保护区经由至少一个母联转换器(106,188)彼此耦合。每一个保护区都包含多个直流(DC)母线(120,126,150,156)和多个电力转换器(130,136,138,160,166,168)。母联转换器包含通过至少一个电感器(206,208)耦合的至少两个转换器臂(202,204)。每个转换器臂包含通过中间开关装置(216,256)与缓冲电路(218,242)连接的第一分支(210,234)。第一分支包含两个外部开关装置(212,214,236,238)和连接在两个外部开关装置之间的至少一个内部开关装置(216,240)。缓冲电路包含二极管(224,248)、电阻器(220,244)和电容器(222,246)的组合。控制器(180)控制多个电力转换器和至少一个母联转换器的操作。

本申请要求2014年9月22日提交的美国临时专利申请序列号62/053,400的优先权。

背景技术

本发明的实施例一般涉及直流(DC)电力系统，并且更确切地说，涉及用于海上应用的DC电力系统。

在近几十年中，由于货物运输船只、军舰、海上石油船舶、客船等的巨大增长，海上交通已经在全世界大幅增加。这些船只或船舶具有许多船上电气负载。用于泵、风扇、电子推进安装、照明和空调的可变速电驱动器是船舶的船上电气负载的一些示例。电气负载操作在各种不同电压和频率，并且从而需要单独的电力供应。

大多数船舶使用交流(AC)电力系统架构。然而，最近一些船舶正在使用DC电力系统架构，其包含能量存储装置或发电机以满足多个电气负载的需求。如果负载需要交流(AC)电源，则在电力电子转换器的帮助下可将DC电力转换成AC电力。类似地，如果发电机是AC，则可经由电力电子转换器将AC电力转换成DC电力。一般而言，多个发电机向多个DC母线供应电力，DC母线又向特定电气负载供应电力。存在单个DC母线也可向整个船舶电气负载提供电力的示例。

关于常规DC电力系统的挑战包含：集成具有不同电压电平的多个DC母线，在非常短的时间内隔离DC电力系统中的故障，以及集成各种能量存储装置和发电机。由于这些以及其它原因，存在对于用于海上应用的本DC电力系统的需要。

发明内容

按照本技术的实施例，提供了用于海上船舶的电力系统。电力系统包含多个保护区，其中每个保护区包括多个直流(DC)母线和多个电力转换器。此外，两个保护区的至少两个DC母线经由母联转换器彼此耦合。提供了控制器来控制所述多个电力转换器和所述至少一个母联转换器的操作。母联转换器包含通过至少一个电感器耦合的至少两个转换器臂。每个转换器臂包括第一分支，第一分支具有两个外部开关装置和连接在所述两个外部开关装置之间的至少一个内部开关装置。此外，每个转换器臂包括具有二极管、电阻器和电容器的组合的缓冲电路，其中第一分支和缓冲电路通过中间开关装置连接。

按照本技术的另一实施例，公开了向海上船舶提供电力的方法。所述方法包含：提供包含多个电力转换器的多个保护区，并在两个保护区的至少两个DC母线之间连接母联转换器。在所提供的方法中，连接母联转换器包括提供通过至少一个电感器耦合的至少两个转换器臂。此外，提供每个转换器臂包括：通过在两个外部开关装置之间连接至少一个内部开关装置来形成第一分支；以及形成具有二极管、电阻器和电容器的组合的缓冲电路。而且，提供每个转换器臂包括在第一分支与缓冲电路之间连接中间开关装置。

附图说明

图1是根据本公开的方面用于海上船舶的电力系统的图解表示；

图2是根据本公开的方面图1的母联转换器的详细视图的图解表示；

图3是根据本公开的方面图2的母联转换器的正常操作的示意图表示；以及

图4a和4b是根据本公开的方面图2的母联转换器的故障条件操作的示意图表示。

具体实施方式