配電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及配電系統，并且更具體地涉及船舶配電和推進系統。術語“船舶船只(marine vessel) ”意圖包括輪船、鉆探設備以及任何其他表面行進的船只或平臺、或可潛水的(水下)船只。
【背景技術】
[0002]船舶配電和推進系統是眾所周知的。在典型布置中，使用一系列功率轉換器將直流(AC)母線接合至一系列電動機，例如，推進電機或推進器。每個功率轉換器可為“有源前端”(AFE)轉換器，所述AFE轉換器帶有具有連接至AC母線的AC端子的AC電源側有源整流器/逆變器(或“前端”電橋)和連接至電動機的電機側有源整流器/逆變器。AC電源側有源整流器/逆變器的交流(DC)輸出端通過DC鏈路來連接至電機側有源整流器/逆變器的DC輸入端。可將諧波濾波器連接至每個AC電源側整流器/逆變器的AC輸入端子。在正常操作中，AC電源側整流器/逆變器將作為有源整流器操作以便向DC鏈路供電，并且電機側有源整流器/逆變器將作為逆變器操作以便向電動機供電。在某些情況下，如對于在電動機作為發電機操作并且電力通過功率轉換器供應給AC母線的情況下的再生制動而言，反向操作通常是可能的。
[0003]每個有源整流器/逆變器將通常具有常規拓撲。
[0004]在一些布置中，電動機可通過多個并聯功率轉換器來接合至AC母線。
[0005]一系列原動機(例如，柴油機)連接至向AC母線供電的單獨發電機。
[0006]AC母線可配備有帶有斷路器和相關聯的控件的保護性開關設備。
[0007]船舶推進系統通常將包括由母線結線(busbar tie)互連的第一(或端口)AC母線和第二(或右舷)AC母線。一些船舶推進系統使用通過多個母線結線而互連的多個AC母線區段或組，以提高電力可用性。
[0008]船舶船只有時使用動態定位(DP)系統進行操作，在所述DP系統中，使用推進電機和/或推進器來維持船只位置在參考點附近并且穩定其與如風和水流的環境力相反的航向。用于帶有DP系統的船舶船只的準則是由多個認證機構(例如，挪威船級社(DNV))設定，并且對在故障情況期間必須可操作的推進電機和推進器的數目和位置(例如，船首或船尾)設有某些要求。例如，在具有位于船舶船只的船尾的兩個推進電機以及兩個或三個船首推進器(例如，隧道推進器)的布置中，準則且尤其是有關DNV船級符號DYNPOS AUTR的那些準則要求船舶船只在船尾處具有一個可操作的推進電機，并且具有一個可操作的船首推進器(如果所述推進器的額定功率與在船尾處的所述可操作的推進電機相同)或兩個可操作的船首推進器(如果所述推進器的組合額定功率與在船尾處的所述可操作的推進電機相同)。
[0009]對于使用三個船首推進器的船舶推進系統，為了符合DNV船級符號DYNPOS-AUTR，船首推進器中的一個必須由具有這樣的設計的兩個不同AC母線部分供電:所述設計確保即使總功率損耗在這個船首推進器連接到的AC母線部分中的任一 AC母線部分上發生，這個船首推進器也維持電力而不發生任何斷電。
【發明內容】
[0010]本發明提供一種配電系統，所述配電系統包括:
[0011]a.第一直流(AC)母線；
[0012]b.第二 AC 母線；
[0013]c.第一有源整流器/逆變器，所述第一有源整流器/逆變器具有:電連接至第一AC母線的AC輸入端子，以及DC輸出端子；
[0014]d.第二有源整流器/逆變器，所述第二有源整流器/逆變器具有:電連接至第二AC母線的AC輸入端子，以及DC輸出端子；
[0015]e.第一交流(DC)接口，所述第一 DC接口包括反向阻斷裝置并且具有:電連接至第一有源整流器/逆變器的DC輸出端子的DC輸入端子，以及DC輸出端子；
[0016]f.第二 DC接口，所述第二 DC接口包括反向阻斷裝置并且具有:電連接至第二有源整流器/逆變器的DC輸出端子的DC輸入端子，以及DC輸出端子；
[0017]g.第三有源整流器/逆變器，所述第三有源整流器/逆變器具有:可任選地通過DC母線并聯電連接至第一 DC接口的DC輸出端子和第二 DC接口的DC輸出端子的DC輸入端子，以及AC輸出端子；以及
[0018]h.電連接至第三有源整流器/逆變器的AC輸出端子的電動機。
[0019]應當指出，在配電系統的兩個或更多個部件之間的電連接不必須為直接連接，并且電連接可由插入式部件做出，或包括所述插入式部件。
[0020]第一 DC接口和第二 DC接口可具有任何合適的構造，并且用于在一些操作狀況范圍內維持在第一有源整流器/逆變器和第二有源整流器/逆變器與第三有源整流器/逆變器之間的電連接。
[0021]每個DC接口可具有任何合適反向阻斷裝置，以便在第一有源整流器/逆變器和第二有源整流器/逆變器中的一個無法供應電力的情況下提供與所述第一有源整流器/逆變器或所述第二有源整流器/逆變器的自動斷開連接，并且防止故障(例如，短路)在第一有源整流器/逆變器和第二有源整流器/逆變器之間的傳播。在一個布置中，每個反向阻斷裝置可包括一個或多個二極管、或具有合適反向耐壓性能的其他類型的電力半導體(例如，具有反向阻斷動作的晶閘管、IGBT、IGCT、GTO和IEGT)。
[0022]在一個布置中，每個DC接口包括在第一 DC輸入端子與第一 DC輸出端子之間的第一DC電路線路以及在第二 DC輸入端子與第二 DC輸出端子之間的第二 DC電路線路。如果每個反向阻斷裝置包括電力半導體裝置，第一串一個或多個串聯的電力半導體裝置可定位在每個第一 DC電路線路中，其中每個陽極電連接至第一 DC輸入端子并且每個陰極電連接至DC輸出端子。第二串一個或多個串聯的電力半導體裝置可定位在每個第二 DC電路線路中，其中每個陽極電連接至第二 DC輸出端子并且每個陰極電連接至第二 DC輸入端子。一般地說，每個反向阻斷裝置的第一部分可定位在每個第一 DC電路線路中以提供允許從第一DC輸入端子到第一 DC輸出端子的功率流并且防止從第一 DC輸出端子到第一 DC輸入端子的功率流的反向阻斷動作，并且每個反向阻斷裝置的第二部分可定位在每個第二 DC電路線路中以提供允許從第二 DC輸出端子到第二 DC輸入端子的功率流并且防止從第二 DC輸入端子到第二 DC輸出端子的功率流或反之亦然的反向阻斷作用。換句話說，每個反向阻斷裝置的第一部分和第二部分適于防止在相反方向上通過每個DC接口的第一 DC電路線路和第二 DC電路線路的功率流。第三有源整流器/逆變器的第一 DC輸入端子可任選地通過DC母線電連接至第一 DC接口的第一 DC輸出端子和第二 DC接口的第一 DC輸出端子。第三有源整流器/逆變器的第二 DC輸入端子可任選地通過DC母線電連接至第一 DC接口的第二DC輸出端子和第二 DC接口的第二 DC輸出端子。
[0023]監測電路可被提供用于對反向阻斷裝置的故障檢測。例如，監測電路可定位在每個電力半導體裝置或每串一個或多個串聯的電力電子裝置之上。
[0024]在每個DC電路線路中的適當位置處、即在DC輸入端子中的一個與DC輸出端子中的相應一個之間，每個DC接口也可包括以下部件的一個或多個:
[0025]DC熔斷器，例如用于防止可任選的DC母線上的短路；
[0026]斷路器；
[0027]共模電感器濾波器。
[0028]對于正常操作，必須閉合第一 DC接口和第二 DC接口中的斷路器，以使得在第一AC母線或第二 AC母線中的電力損耗不會導致電動機的電力損耗。當配電系統將會使用來自AC母線中的僅僅一個(即，通過第一有源整流器/逆變器和第二有源整流器/逆變器中的僅僅一個)的電力來操作時，斷路器可打開。這個操作模式用于異常狀況，并且并不符合DNV船級符號DYNPOS AUTR或類似的要求。
[0029]共模電感器濾波器可任選地具有在耦合繞組上的阻尼電阻器。換句話說，共模電感器濾波器可具有電連接至DC接口的第一 DC電路線路的第一繞組、電連接至DC接口的第二DC電路線路的第二繞組、以及電連接至阻尼電阻器的耦合繞組。當DC電路線路中的DC電流基本上相等且相反時，這種共模電感器濾波器將會允許電流流動。然而，如果DC電路線路中的DC電流失衡，共模電感器濾波器將會增加顯著阻抗以限制在第一有源濾波器/逆變器