[發(fā)明專利]一種直流配電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201680082167.4
• 申請日: 2016-02-18
• 公開（公告）號: CN108701992B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 斯蒂芬·斯特蘭德貝里;里斯托·克姆拉茵恩
• 申請（專利權(quán)）人: 偉肯有限公司
• 主分類號: H02J1/12
• 分類號: H02J1/12;H02J4/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 汪洋

一種用于直流(DC)配電安排的方法以及一種直流(DC)配電安排，包括多個DC配電子系統(tǒng)。每個DC配電子系統(tǒng)包括逆變器單元(INU)，該逆變器單元被配置成作為用于使該DC配電子系統(tǒng)與該DC配電安排的其余部分相互耦合/相分離的子系統(tǒng)特定的斷路器來操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的目標(biāo)涉及一種電源總線安排和一種用于電源總線安排的方法。更具體地，本發(fā)明的目標(biāo)是一種用于將逆變器單元用作斷路器設(shè)備以使多個直流 (DC)配電總線相互耦合/相分離的安排和方法。

現(xiàn)有技術(shù)和問題描述

在大功率電子設(shè)施中，在供電設(shè)備/發(fā)電設(shè)備與耗電設(shè)備之間需要配電裝置。由于對頻率轉(zhuǎn)換器技術(shù)的廣泛利用，其中，整流器單元和逆變器單元經(jīng)由 DC中間電路而相互耦合，常見的做法是將DC電源總線用作多個發(fā)電設(shè)備與耗電設(shè)備之間的分配通道。

在某些環(huán)境中，比如在海洋設(shè)施中，還需要將配電系統(tǒng)分成多個較小的子系統(tǒng)。出于冗余原因，這些子系統(tǒng)需要可經(jīng)由所謂的DC總線聯(lián)接斷路器而連接在一起和分離，例如，以便避免由于可能會使配電總線的電壓崩潰的局部災(zāi)難性故障而導(dǎo)致的完全斷電。

機電斷路器是用于使不同電源總線相互耦合/相分離的常用設(shè)備。然而，由于在觸頭打開期間所產(chǎn)生的連續(xù)電弧，直流電的中斷可能會存在問題。這就是 DC電路需要昂貴的特殊斷路器的原因。由于機械操作原理，斷路器還相對較慢，這例如在局部短路的情況下嘗試避免大面積配電干擾時是一個問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目標(biāo)是一種安排或方法，其避免了機電斷路器的缺點并且可以在使多個DC配電總線相互耦合/相分離時被利用，例如在海洋設(shè)施中作為聯(lián)接斷路器。通過由獨立權(quán)利要求的特征部分中聲明的內(nèi)容所表征的那些安排來實現(xiàn)該目標(biāo)。本發(fā)明的其他優(yōu)選實施例是從屬權(quán)利要求的目標(biāo)。

本發(fā)明的基礎(chǔ)特征原理是將與在用于電機轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的頻率轉(zhuǎn)換器中或者在有源前端轉(zhuǎn)換器(AFE)中所使用的相類似的逆變器單元(INU)在DC配電系統(tǒng)中用作斷路器。在本發(fā)明上下文中使用標(biāo)準INU意味著利用相同的硬件 (即，電源和控制電子電路和機械結(jié)構(gòu))，同時確定如何控制可控電源開關(guān)的軟件特定于本申請。在此應(yīng)理解的是，并聯(lián)連接的INU(該安排可用于增強電流中斷容量)在本發(fā)明上下文中邏輯上對應(yīng)于一個INU。

根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，屬于系統(tǒng)的每個INU的DC端子連接至INU特定的DC配電總線，并且這些INU通過使用其AC端子之間的連接構(gòu)件而被互相鏈接。連接構(gòu)件可以是例如導(dǎo)體軌或者電力電纜，并且其可以包括電感元件以便限制在切換情況下的平衡電流瞬變。連接構(gòu)件的安裝是永久性的，但是根據(jù)本發(fā)明通過控制INU的可控電源開關(guān)每次可以僅選擇使用這些連接構(gòu)件中的一部分。

根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，屬于該系統(tǒng)的INU的那三個AC相端子中的每一個連接至相特定的連接構(gòu)件。

在與該第二實施例相關(guān)的實施例中，對INU的可控電源開關(guān)進行控制，從而使得每次僅使用這些連接構(gòu)件中的一部分，例如這三個連接構(gòu)件中的兩個。在靜態(tài)操作模式下，持續(xù)使用同一些連接構(gòu)件，并且在動態(tài)操作模式下，為了平衡負載，連接順序是輪流的，從而使得每一相的平均負載基本上相等。動態(tài)操作模式的實現(xiàn)要求存在能夠控制屬于該系統(tǒng)的任何INU中的任何控制電源開關(guān)(比如IGBT)的接通/斷開的上級控制器。

在與該第二實施例相關(guān)的另一個實施例中，對INU的可控電源開關(guān)進行控制，從而使得所有三個連接構(gòu)件一直都在使用中，這三個連接構(gòu)件中的一個連接至所有DC配電系統(tǒng)的正極，并且其他兩個連接至負極，反之亦然。同樣，在本實施例中，可以使用靜態(tài)操作模式或動態(tài)操作模式。

根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，連接構(gòu)件的數(shù)量為使得每個INU的這些AC端子可以連接至不同的唯一連接構(gòu)件組合。例如，在3條或4條電源總線并且INU 具有3個AC端子的情況下，這種組合要求意味著連接構(gòu)件的數(shù)量至少為4個，而在5條電源總線的情況下，需要至少5個連接構(gòu)件，等等。