[發(fā)明專利]一種船用智能直流母聯(lián)控制器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811566120.2
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109659912B
• 公開（公告）日: 2019-11-29
• 發(fā)明（設計）人: 柳思奇;謝鵬飛;陳興華;林德榮;田軍
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢船用電力推進裝置研究所(中國船舶重工集團公司第七一二研究所)
• 主分類號: H02H7/26
• 分類號: H02H7/26;H01L23/473;H01G2/02;H01F27/28;H01F27/16;H01F27/06
• 代理公司: 42221 武漢凌達知識產(chǎn)權(quán)事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 劉念濤;宋國榮<國際申請>=<國際公布>

本發(fā)明公開了一種船用智能直流母聯(lián)控制器，包括水冷框架和設置在水冷框架內(nèi)部的左右水道，水冷框架正面設置有多個電纜接頭，水冷框架的容腔內(nèi)設置有主開關電路組件、L形疊層母排、預沖電容組件、負母排、左右舷正母排、限流水冷電抗器和續(xù)流回路組件及控制組件，主開關電路組件和限流水冷電抗器分別與左水道和右水道相連通；本發(fā)明水冷框架內(nèi)置帶水路進出口的左右水道，減少管路連接，且利于散熱；L形疊層母排層數(shù)少，電氣回路雜散電感小；而主開關電路組件、預沖電容組件都直接和L形疊層母排連接，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，能量密度大，且布局形式利于自然對流散熱；同時整個母聯(lián)控制器接口數(shù)量少，裝配方便，體積小，成本低，拆裝維護非常方便。

技術領域

本發(fā)明屬于電力電子設備及船用直流配電系統(tǒng)故障保護技術領域，尤其涉及一種具有快速監(jiān)測直流系統(tǒng)中短路故障問題，并具有微秒級分段短路電流能力的電力電子控制器。

背景技術

在船舶直流配電網(wǎng)中，系統(tǒng)一旦發(fā)生短路故障，掛網(wǎng)或電源類的其他容性設備將向短路故障點饋電，當保護裝置響應動作較慢時將會產(chǎn)生較大的短路電流。同時若容性設備應快速放電而導致直流母線電壓降低，將會導致設備無法正常工作，系統(tǒng)發(fā)生故障。

傳統(tǒng)船用直流配電系統(tǒng)中通常采用機械斷路器對電網(wǎng)進行保護，但其分斷動作時間較長，往往需要數(shù)十甚至數(shù)百毫秒，因此具有微秒級分段能力的電力電子器件進行故障快速切除的直流固態(tài)斷路器成為研究重點。且電力電子器件只能承受一定值的尖峰電壓，而線路中電抗器及雜散電感中存儲的能量需要有及時的轉(zhuǎn)移途徑，因此此系統(tǒng)需要具備相應的續(xù)流回路。

傳統(tǒng)船用直流固態(tài)斷路器，存在無法快速檢測電流突變的情況的缺點，因而無法對直流系統(tǒng)中的短路故障進行快速切斷，導致船舶斷電。

因此一種能快速檢測及分段船用直流系統(tǒng)中母線故障電流的母聯(lián)控制器對船用直流配電系統(tǒng)中短路故障問題是至關重要的。

母聯(lián)控制器功率模塊作為船舶直流電站的核心部件，一直是研究人員關注的焦點，目前市場上已經(jīng)開發(fā)出多型母聯(lián)控制器組件，但是普遍存在集成度低、冷卻系統(tǒng)復雜、體積大功率密度小等缺點。

例如在集成方面，目前母聯(lián)控制器中電抗器和功率模塊分開設計的居多，且母聯(lián)控制器普遍沒有集成電抗器模塊；冷卻系統(tǒng)方面，現(xiàn)在市場上母聯(lián)控制器未將與外部連接的進出水路集成到模塊框架內(nèi)，而是通過外接的冷卻水管和功率模塊水冷板串聯(lián)。如此設計不僅使水路設計復雜、占用體積較大、可靠性降低，而且因為安裝空間的要求，往往體積功率密度小，對于整個船舶直流電站空間布置造成極大的不方便。

而且目前母聯(lián)控制器普遍沒有考慮電磁屏蔽的要求，這對工作人員的身體健康造成較大的不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于根據(jù)現(xiàn)有技術的不足，設計一種具有短路快速分斷能力的船用智能直流母聯(lián)控制器，在于解決現(xiàn)有母聯(lián)控制器功率模塊集成度低，冷卻系統(tǒng)復雜，器件安裝拆卸困難，體積大，功率密度小，電磁輻射嚴重，制造成本高等問題。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種船用智能直流母聯(lián)控制器，包括中空長方體的水冷框架，所述的水冷框架的左右側(cè)板內(nèi)部分別設置有用于水路連通的左水道和右水道，所述的水冷框架正面的左右兩側(cè)分別設置有與左水道和右水道相連通的萬向水冷接頭，所述的水冷框架正面的相應位置上還設置有多個電纜接頭；

所述的水冷框架的容腔內(nèi)固定安裝有位于其上下面的對稱面上的主開關電路組件，所述的主開關電路組件包括凸字形的功率模塊水冷板和對稱設置在功率模塊水冷板正反面上的IGBT組件，所述的功率模塊水冷板內(nèi)部水道的進出口分別與左水道和右水道相連通；

所述的主開關電路組件的上下端面上分別對稱設置有L形疊層母排，每一個所述的L形疊層母排的豎直銅排前端面上均設置有預沖電容組件；