[发明专利]一种直流侧无电容的船舶直流电网系统

说明书

本发明涉及一种直流侧无电容的船舶直流电网系统，包括交流发电机、交流断路器、二极管或晶闸管整流电路、熔断器以及基于模块化多电平变换器的DC/DC和DC/AC变换器，所述交流发电机经交流断路器以及二极管或晶闸管整流电路接入公共直流电网，所述公共直流电网上不设电容设备，所述公共直流电网经熔断器和基于模块化多电平变换器的DC/DC和DC/AC变换器连接相应的负载，通过模块化多电平变换器进行DC/DC和DC/AC变换，以驱动不同类型的负载。该系统结构精简，可靠性高。

技术领域

本发明涉及船舶直流电网技术领域，具体涉及一种直流侧无电容的船舶直流电网系统。

背景技术

采用电力电子变换器的船舶直流电网能够提高燃油经济性，得到了人们的重视。不同于传统的直流电网，新型船舶直流电网通过AC/DC，DC/DC，DC/AC等电力电子变换器实现不同电制能量间的传输，其发电机与电动机均为交流电机，使得系统维护与交流电网相同。由于其能实现直流与交流电能之间的解耦，发电机不需要工作于额定频率，有利于工作在最佳效率点，从而降低油耗。

然而，直流电网在故障保护方面的难度高于交流电网。现有的船舶直流电网结构中存在多个直流断路器，直流电网中要求直流断路器在故障时要在更短的时间内完成关断，同时由于电流没有过零点，灭弧更加困难，因此直流电网对断路器提出了更高要求，也成为阻碍直流电网实际应用的一个重要方面。

直流电网中，为了实现把发电机的交流电转换为电网中的直流电，最为经济的做法是通过二极管/晶闸管整流，但直流侧电压会存在较大波动，为了抑制该波动，需要接入大容量电容，而这些电容在直流侧出现短路故障时，将释放大量能量，为故障保护带来困难。为了增加直流能量的可控性，以及减小电容的使用，采用IGBT等器件实现的AC/DC变换器得到越来越多的使用，然而，这些器件工作于较高的开关频率，带来较大功耗，同时，这些变换器的直流侧仍存在电容，短路故障时仍存在很大问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直流侧无电容的船舶直流电网系统，该系统结构精简，可靠性高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种直流侧无电容的船舶直流电网系统，包括交流发电机、交流断路器、二极管或晶闸管整流电路、熔断器以及基于模块化多电平变换器的DC/DC和DC/AC变换器，所述交流发电机经交流断路器以及二极管或晶闸管整流电路接入公共直流电网，所述公共直流电网上不设电容设备，所述公共直流电网经熔断器和基于模块化多电平变换器的DC/DC和DC/AC变换器连接相应的负载，通过模块化多电平变换器进行DC/DC和DC/AC变换，以驱动不同类型的负载。

进一步地，通过交流侧的交流断路器以及模块化多电平变换器的限流作用进行短路保护。