水上应用的dc电力系统的制作方法
【技术领域】
[0001]一般来说，本发明的实施例涉及直流(DC)电力系统，以及更具体来说，涉及水上应用的DC电力系统。
【背景技术】
[0002]在过去数十年，水上交通因货物运输船、军舰、海上石油船、客轮等的巨大增长而跨全球充分增加。这些船只或船舶具有许多船载电气负载。用于栗、风扇、电动推进装备、照明和空气调节的变速电力驱动器是船舶的船载电气负载的一些示例。电气负载工作在各种不同的电压和频率，并且因而需要独立电力供应。
[0003]船舶的大多数使用交流(AC)电力系统架构。但是，近来的一些船舶使用DC电力系统架构，包括能量储存装置或发电机，以满足多个电气负载的需求。如果负载需要交流(AC)电力供应，则DC电力可借助于功率电子转换器来转换为AC电力。类似地，如果发电机是AC，贝ijAC电力可经由功率电子转换器来转换为DC电力。一般来说，多个发电机向多个DC母线供应电力，DC母线又向特定电气负载供应电力。存在单个DC母线也能够向整个船舶电气负载提供电力的示例。
[0004]常规DC电力系统的难题包括多个DC母线与不同电压电平的集成、在极短时间中隔离DC电力系统中的故障以及集成各种能量储存装置和发电机。由于这些和其他原因，需要水上应用的本DC电力系统。
【发明内容】
[0005]按照本技术的一实施例，提供一种用于水上船舶的电力系统。该电力系统包括多个保护区，其中各保护区包括多个直流(DC)母线。不是具有同一 DC电压的DC母线经由至少一个DC-DC转换器相互耦合，以及至少一个能量源经由功率电子转换器耦合到至少一个DC母线。此外，至少两个保护区经由至少一个母线联络转换器(bus-tie converter)相互规A
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[0006]按照本技术的另一个实施例，提供一种向水上船舶提供电力的方法。该方法包括经由连接到功率电子转换器的能量源向水上船舶中的至少一个DC母线提供电力，并且经由至少一个母线联络转换器来连接水上船舶的至少两个保护区。该方法还包括经由至少一个DC-DC转换器将一个保护区中不是具有同一 DC电压的DC母线相互耦合。
[0007]技术方案1:一种用于水上船舶的电力系统，包括:
多个保护区，各保护区包括:
多个直流(DC)母线；其中不是具有同一 DC电压的DC母线经由至少一个DC-DC转换器相互耦合；
至少一个能量源，经由功率电子转换器耦合到至少一个DC母线；以及其中至少两个保护区经由至少一个母线联络转换器相互耦合。
[0008]技术方案2:如技术方案1所述的电力系统，还包括控制器，以控制至少一个DC-DC转换器、所述功率电子转换器和所述母线联络转换器的操作。
[0009]技术方案3:如技术方案2所述的电力系统，还包括至少一个无源装置，其中包括熔断器或断路器。
[0010]技术方案4:如技术方案3所述的电力系统，其中，所述控制器基于所述至少一个DC-DC转换器、所述功率电子转换器、所述母线联络转换器和所述至少一个无源装置的操作之间的协调，来阻止故障从一个DC母线传播到另一个DC母线。
[0011]技术方案5:如技术方案3所述的电力系统，其中，所述控制器通过按照电流控制模式来操作为有故障DC母线馈电的所述DC-DC转换器，来阻止故障从有故障DC母线传播到无故障DC母线。
[0012]技术方案6:如技术方案3所述的电力系统，其中，所述控制器通过停止对应母线联络转换器的一部分的操作，来阻止有故障保护区与无故障保护区之间的电力流。
[0013]技术方案7:如技术方案1所述的电力系统，其中，所述至少一个DC-DC转换器包括高频DC-DC转换器或者中频DC-DC转换器。
[0014]技术方案8:如技术方案1所述的电力系统，其中，所述母线联络转换器包括双向功率转换器或单向功率转换器。
[0015]技术方案9:如技术方案7所述的电力系统，其中，所述母线联络转换器包括经由能量储存装置耦合到第二 DC-DC转换器的第一 DC-DC转换器。
[0016]技术方案10:如技术方案8所述的电力系统，其中，当所述母线联络转换器是双向功率转换器时，所述第一和所述第二 DC-DC转换器包括全桥转换器。
[0017]技术方案11:如技术方案8所述的电力系统，其中，当所述母线联络转换器是单向功率转换器时，所述第一和所述第二 DC-DC转换器包括半桥转换器或二极管桥转换器。
[0018]技术方案12:如技术方案8所述的电力系统，其中，所述第一和所述第二 DC-DC转换器的每个包括单个DC-DC转换器或者串联或并联连接的多个DC-DC转换器或者其中的任何组合。
[0019]技术方案13:如技术方案1所述的电力系统，其中，所述至少一个能量源包括发电机或能量储存装置。
[0020]技术方案14:如技术方案13所述的电力系统，其中，所述发电机包括DC发电机或交流(AC)发电机。
[0021]技术方案15:如技术方案14所述的电力系统，其中，当所述至少一个发电机是所述AC发电机时，所述功率电子转换器包括AC-DC转换器，而当所述至少一个发电机是所述DC发电机时，所述功率电子转换器包括DC-DC转换器。
[0022]技术方案16:如技术方案2所述的电力系统，其中，所述至少两个保护区经由中压母线联络转换器和低压母线联络转换器相互耦合，其中所述中压母线联络转换器连接在所述两个保护区的中压母线之间，以及所述低压母线联络转换器连接在所述两个保护区的低压母线之间。
[0023]技术方案17:如技术方案16所述的电力系统，其中，当所述区域之一中存在故障时，所述控制器控制所述中压母线联络转换器或者所述低压母线联络转换器其中之一，以经由中压母线联络转换器或者所述低压母线联络转换器的能量储存装置向所述有故障区域的一部分提供电力。
[0024]技术方案18:如技术方案16所述的电力系统，其中，低压或中压母线联络转换器的能量储存装置包括适合于所述对应母线上的所述负载分布的功率电池和/或能量电池。
[0025]技术方案19:一种向水上船舶提供电力的方法，包括:
经由连接到功率电子转换器的能量源向所述水上船舶中的至少一个DC母线提供电力；
经由至少一个母线联络转换器来连接所述水上船舶的至少两个保护区；以及经由至少一个DC-DC转换器将一个保护区中不是具有同一 DC电压的DC母线相互耦入口 ο
[0026]技术方案20:如技术方案19所述的方法，还包括如果故障在所述保护区之一中发生，则停止所述母线联络转换器的一部分的操作，以阻止所述至少两个保护区之间的电力传递。
[0027]技术方案21:如技术方案19所述的方法，还包括如果故障在由所述至少一个DC-DC转换器来供电的所述DC母线上发生，则按照电流控制模式来操作所述至少一个DC-DC转换器。
[0028]技术方案22:如技术方案21所述的方法，还包括如果在阈值时间之内没有清除所述故障，则关断所述至少一个DC-DC转换器。
[0029]技术方案23:如技术方案21所述的方法，还包括如果在阈值时间之内清除所述故障，则按照正常模式来操作所述至少一个DC-DC转换器。
【附图说明】
[0030]图1是按照本公开的方面的水上船舶的电力系统的图解表示；
图2是按照本公开的方面、图1的母线联络转换器的详细视图的图解表示；
图3是按照本公开的方面、图1或图2的DC-DC转换器的详细视图；以及图4是按照本公开的方面、图1或图2的DC-DC转换器的另一个实施例的详细视图。
【具体实施方式】
[0031]除非另加说明，否则本文所使用的科技术语具有与本公开所属领域的技术人员普遍理解的相同的含意。本文所使用的术语“第一”、“第二”等并不表示任何顺序、量或重要性，而是用来区分各个元件。另外，术语“一”和“一个”并不表示数量的限制，而是表示存在引用项的至少一个。术语“或者”表示包含在内，并且表示所列项的一个、部分或全部。本文中使用“包括”、“包含”或“具有”及其变化意在