[發明專利]一種用于船舶區域配電的整流電源裝置

有效

• 申請號: 201911117745.5
• 申請日: 2019-11-15
• 公開（公告）號: CN110880876B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 劉博;胡鍇;丁若星;彭凌;王偉
• 申請（專利權）人: 中國艦船研究設計中心
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12;H02M1/14
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平

本發明提供了一種用于船舶區域配電的整流電源裝置，包括依次串聯的十二相整流變壓器、AC/DC變換電路和直流輸出濾波網絡，以及傳感器、核心控制器和操作指示單元；通過將三相輸入電源變換為十二相輸出、可控整流和平滑濾波，以及電壓、電流雙閉環控制，實現在船舶直流區域配電系統中將三相交流電能AC630V輸入電源轉換為直流DC700V～1000V的輸出電能，為直流區域配電系統提供直流輸出電能，具有響應快，運行穩定、可靠的特點，并通過網絡通信進行遠程監控，提高了船舶區域配電系統供電的可靠性和安全性。

技術領域

本發明屬于船舶直流區域配電技術領域，具體涉及一種用于船舶區域配電的整流電源裝置。

背景技術

目前主流的船舶電力系統中，電力負載所需的能量通過船上的集中式配電中心由電纜饋送，造成全船數千根電纜在船上各部位穿插。這樣不僅帶來了電纜鋪設工作的復雜與繁瑣，而且產生了船舶耐壓隔壁開孔密封問題。采用區域配電系統可以有效的解決這一問題，僅僅主母線穿過防水耐壓隔壁，節省了大量的配電板饋線電纜，而且電纜損耗和重量的減少帶來了額外的好處。

直流區域配電系統基于直流電源分區結構，船舶非推進用電負荷根據水密艙被分成各自獨立的配電區域。發電機發出的交流電經主匯流排母線后由整流裝置轉換為直流電，再通過整流裝置將交流電能接入相應的配電區域。各區域的變電模塊具有電力變化、檢測、限流和保護等多項功能，替代了大型機電開關裝置，使得系統保護裝置設計簡單而且更加反應靈敏，故障情況也可以在一個配電區域內處理，提高供電連續性和電源管理的自動化程度。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種用于船舶區域配電的整流電源裝置，用于在船舶直流區域配電系統中將三相交流電能AC630V輸入電源轉換為直流DC700V～1000V的輸出電能，實現電壓、電流的可控穩定輸出。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種用于船舶區域配電的整流電源裝置，包括依次串聯的十二相整流變壓器、AC/DC變換電路和直流輸出濾波網絡，設置在整流裝置的電源傳輸回路中的傳感器，通過信號輸出端與AC/DC變換電路的信號輸入端連接、通過信號輸入端與傳感器的信號輸出端連接的核心控制單元，以及通過信號收發端與核心控制單元的信號收發端連接的操作指示單元；十二相整流變壓器用于將三相輸入電源變換為十二相輸出；AC/DC變換電路用于將三相交流電源變換為直流輸出；直流輸出濾波網絡用于對輸入電源進行平滑濾波輸出干凈的直流電壓；傳感器用于測量電路參數并發送至核心控制單元；核心控制單元用于實時調節整流輸出和實現電壓、電流雙閉環控制功能，并將運行工況信息上傳至操作指示單元進行遠程管理；操作指示單元用于接收核心控制單元的顯示信息和向核心控制單元發送操作指令。

按上述方案，十二相整流變壓器包括三個繞組，一個一次繞組接成Y形，兩個二次繞組分別接成三角形和Y型，兩個二次繞組的電壓相位相差30°，電壓相等；兩個二次繞組給AC/DC變換電路提供兩路獨立的電源輸入；

設十二相整流變壓器的輸出電壓的最大值為V_o(max)，十二相整流變壓器的占空比為D_sec，十二相整流變壓器的最大占空比為D_sec(max)，則十二相整流變壓器的次級輸出電壓的最小值V_sec(min)為

設十二相整流變壓器的輸入電壓的最小值為V_in(min)，則十二相整流變壓器的變壓匝比K為

設十二相整流變壓器的輸出功率為P_out，十二相整流變壓器的效率為η，十二相整流變壓器的開關頻率為f_s，十二相整流變壓器的磁芯的磁通密度為B_m，設K₀、K_c為工程系數，十二相整流變壓器的繞組的載流量為J，則十二相整流變壓器的磁芯的功率容量Ap為