图3示出按照本技术的一实施例的DC-DC转换器400、例如图1的DC-DC转换器130和160或者图2的DC-DC转换器302和304的详细视图。DC-DC转换器400可以是中频(例如500 Hz至2 kHz)转换器或者高频(例如2 kHz至100 kHz)转换器。在所示实施例中，DC-DC转换器400连接在母线A与母线B之间，并且包括DC-AC转换级，之后接着AC-DC转换级。DC-DC转换器400是双向转换器，即，DC-DC转换器400允许从母线A到母线B或者从母线B到母线A的电力传递。具体来说，DC-DC转换器400包括母线A转换器402和母线B转换器404。母线A转换器402和母线B转换器404经由高频或中频变压器406相互耦合。母线A转换器402和母线B转换器404均包括全桥IGBT转换器410、412以及其一侧的电容器414、416，如所示。
[0044]在操作中，如果电力需要从母线A传递给母线B，则母线A转换器402将充当DC-AC转换器，而母线B转换器404将充当AC-DC转换器。在这种情况下，母线A转换器402将输入DC电压转换为中频/高频AC电压，以及母线B转换器404将中频/高频AC电压转换为DC电压。类似地，如果电力需要从母线B传递给母线A，则母线B转换器404将充当DC-AC转换器，而母线B转换器402将充当AC-DC转换器。变压器406提供母线A转换器402的AC连接与母线B转换器404的AC连接之间的親合。如先前所述，如果电力从母线A向母线B供应，以及如果母线B上存在故障，则转换器400将工作在电流控制模式。此外，如果电力传递需要是单向的，即，仅从母线A到母线B或者仅从母线B到母线A，则全桥IGBT转换器410、412可采用全桥二极管转换器来取代。
[0045]图4示出DC-DC转换器500、例如图1的DC-DC转换器130和160或者图2的DC-DC转换器302和304的详细视图。在所示实施例中，DC-DC转换器500利用多个DC-DC转换器502和504、例如图3的转换器400，其在母线A侧串联连接而在母线B侧并联连接。这个实施例的优点在于，它能够在母线A侧提供较高电压，而能够在母线B侧提供较高电流。在备选实施例中，转换器502、504能够在两侧按照电压、电流或功率要求来串联或并联连接。
[0046]由于使用高频或中频DC-DC转换器，本技术的优点包括高功率密度、高效率和优良故障处理能力。此外，由于能量储存元件集成在母线联络转换器中，所以在不同区域的电力系统能够共享同一能量储存装置。本技术的另一个优点在于，母线联络转换器能够在故障情形期间极迅速地断开两个区域。
[0047]虽然本文仅说明和描述了本发明的某些特征，但本领域的技术人员将会想到多种修改和变更。因此要理解，所附权利要求书预计涵盖落入本发明的真实精神之内的所有这类修改和变更。
[0048]附图标记说明
100用于水上船舶的电力系统
102、104 保护区
106、188母线联络转换器
108、110 AC发电机
112能量储存装置
114、116 AC发电机
120、126 DC 母线
122、124 AC-DC 转换器
128、130 DC-DC 转换器
132,134 负载
136、138、144、146 功率电子转换器 150、156 DC 母线152、154、158功率电子转换器
160 DC-DC转换器
162、164、170、172 负载
166、168、174、176 功率电子转换器
180控制器
182、184、186 支路
300母线联络转换器
302第一 DC-DC转换器
304第二 DC-DC转换器
306能量储存装置
400 DC-DC转换器
402母线A转换器
404母线B转换器
406变压器
410,412全桥IGBT转换器414、416 电容器500 DC-DC转换器502、504 DC-DC 转换器。
【主权项】
1.一种用于水上船舶的电力系统(100)，包括: 多个保护区(102，104)，各保护区包括: 多个直流(DC)母线(120，126，150，156);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(130，136，138，160，166，168)相互耦合； 至少一个能量源(108，110，112，114，116，118)，经由功率电子转换器(122，124，128，152，154，158)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(106，188)相互耦合。2.如权利要求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。3.如权利要求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。4.如权利要求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。5.如权利要求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。6.如权利要求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。7.如权利要求6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。8.一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(122，124，128，152，154，158)的能量源(108，110，112，114，116，118)向所述水上船舶中的至少一个DC母线(120，126，150，156)提供电力； 经由至少一个母线联络转换器(106，188)来连接所述水上船舶的至少两个保护区(102，104);以及 经由至少一个DC-DC转换器(130，136，138，160，166，168)将一个保护区中不是具有同一 DC电压的DC母线相互親合。9.如权利要求8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。10.如权利要求9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。
【专利摘要】本发明题为水上应用的DC电力系统。一种用于水上船舶的电力系统(100)包括多个保护区(102，104)，其中至少两个保护区经由至少一个母线联络转换器(106，188)相互耦合。保护区的每个包括多个直流(DC)母线(120，126，150，156)；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(130，136，138，160，166，168)相互耦合。此外，至少一个能量源(108，110，112，114，116，118)经由功率电子转换器(122，124，128，152，154，158)耦合到至少一个DC母线。
【IPC分类】H02H7/26, H02J7/34, H02J1/10
【公开号】CN105305406
【申请号】CN201510403024
【发明人】赖日新, 张迪, 东栋, K.R.韦伯, R.N.拉祖, S.M.曼克维奇
【申请人】通用电气公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年7月10日
【公告号】CA2896927A1, EP2966740A2, US20160009354