[发明专利]一种多电能变换的船舶直流配电系统

说明书

本发明公开了一种多电能变换的船舶直流配电系统，包括至少两组冗余的直流配电子系统以及重要负载配电柜，供电取自发电机或后备蓄电池；每组直流配电子系统包含直流主配电柜和多电能变换配电单元，直流主配电柜通过多电能变换配电单元对不同电制负载供电；重要负载配电柜在各直流配电子系统之间自动切换，对重要负载进行不间断供电。本发明满足了不同电制的区域负载供电及操控需要，直流配电系统统一采用一种直流电制传输和分配电能，减少了配电柜之间供电联系，各配电柜供电独立，简化了配电网络；实现了整个系统配电回路在线绝缘监测，有利于配电系统安全可靠运行；配电柜在结构上采用分层布局和抽屉设计，功能集成度高，占用空间少，便于操控。

技术领域

本发明涉及船舶电力系统领域，具体涉及一种用于船舶直流电能传输、分配、变换和控制的配电系统。

背景技术

目前船舶配电系统主要是交流配电系统，发电机发出的电能通过变压器转换为不同电制电能，分别由各交流配电板和馈电电缆给一般负载或电机供电。交流配电系统馈电电缆穿插较多，布置困难，还要考虑频率、相位和功率因数等，控制复杂。

近年来，直流配电系统研究日益受到关注，发电机发出电能由直流配电母线传输和分配，各用电区域或负载设备直接取电，直流配电系统相对于交流配电系统，具有节约空间和控制方便的优势。船舶负载设备种类较多，具有各种交、直流电压等级，为了满足各种电制负载供电需要，直流配电系统还要配备电能变换设备，配电系统配电柜与电能变换设备独立分离，也存在占用空间大、电缆穿插多等问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明要解决的技术问题在于提供一种多电能变换的船舶直流配电系统，该系统采用直流主母线传输和分配电能，由多电能变换配电单元集成不同电制的电能变换和配电功能，直接向区域内负载供电。该系统采用了紧凑性功能和结构设计，具备在线绝缘监测和多重配电保护功能，能够为船舶电力提供高密度、安全和可靠配电。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种多电能变换的船舶直流配电系统，包括至少两组冗余的直流配电子系统以及重要负载配电柜，供电取自直流发电机或后备蓄电池；所述每组直流配电子系统包含直流主配电柜和多电能变换配电单元，直流主配电柜通过多电能变换配电单元对不同电制负载供电；所述重要负载配电柜在各直流配电子系统之间自动切换，对重要负载进行不间断供电。

多电能变换配电单元包括逆变电源柜、整流电源柜和变频器控制柜；逆变电源柜、整流电源柜和变频器控制柜分别连接到直流主配电柜，布置在所需电制的负载配电区域，且均集成电能变换、配电和故障保护功能。

直流主配电柜进线端、直流主配电柜馈线推进电机负载端、直流主配电柜变频器控制柜负载端均设置有大电流熔断器；发生故障时，直流主配电柜馈线推进电机负载端、直流主配电柜变频器控制柜负载端设置的大电流熔断器先于在直流主配电柜进线端设置的大电流熔断器熔断；在直流主配电柜整流电源柜负载端、直流主配电柜逆变电源柜负载端还分别设置有一断路器。

逆变电源柜包括连接到直流主配电柜的逆变电源以及与逆变电源输出端连接的交流配电回路；在逆变电源输入端以及交流配电回路分别设置断路器；交流配电回路采用上下两级断路器，上一级断路器采用三段式保护特性断路器，为下一级断路器提供选择式配电保护。

整流电源柜包括连接到直流主配电柜的整流电源以及与整流电源输出端连接的低电压直流配电回路，连接在低电压直流配电回路上的蓄电池组；在整流电源输入端以及低电压直流配电回路分别设置断路器；低电压直流配电回路采用上下两级断路器，上一级断路器采用三段式保护特性断路器，为下一级断路器提供选择式配电保护。

变频器控制柜包括连接到直流主配电柜的直流主配电回路以及连接在直流主配电回路上的多组变频器单元，每组变频器单元对相应区域电机组进行变频控制；在直流主配电回路上各变频器单元输入端分别设置有断路器。