CN110868076B - 一种用于船舶区域配电的dc-dc斩波装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于船舶区域配电的DC‑DC斩波装置，包括依次串联的双电源输入选择单元、充电限流单元、LC滤波网络、高频逆变单元、高频隔离变压器、高频整流单元、直流输出滤波网络，设置在斩波装置的电源传输回路中的传感器，以及通过信号输出端与斩波装置的信号输入端连接、通过信号输入端与传感器的信号输出端连接的核心控制单元；通过SVPWM技术和电压、电流双闭环控制实现船舶直流区域配电系统中DC700V～1000V到DC220V的电能转换，为直流区域配电系统的直流负载提供DC220V直流电能输出，具有响应快，运行稳定、可靠的特点，并通过网络通信进行远程监控，提高了船舶区域配电系统供电的可靠性和安全性。

Description

一种用于船舶区域配电的DC-DC斩波装置
技术领域
本发明属于船舶直流区域配电技术领域，具体涉及一种用于船舶区域配电的DC-DC斩波装置。
背景技术
目前主流的船舶电力系统中，电力负载所需的能量通过船上的集中式配电中心由电缆馈送，造成全船数千根电缆在船上各部位穿插。这样不仅带来了电缆铺设工作的复杂与繁琐，而且产生了船舶耐压隔壁开孔密封问题。采用区域配电系统可以有效的解决这一问题，仅仅主母线穿过防水耐压隔壁，节省了大量的配电板馈线电缆，而且电缆损耗和重量的减少带来了额外的好处。
直流区域配电系统基于直流电源分区结构，船舶非推进用电负荷根据水密舱被分成各自独立的配电区域。发电机发出的交流电经主汇流排母线后由整流装置转换为直流电，然后通过斩波装置将直流电能接入相应的配电区域。各区域的变电模块具有电力变化、检测、限流和保护等多项功能，替代了大型机电开关装置，使得系统保护装置设计简单而且更加反应灵敏，故障情况也可以在一个配电区域内处理，提高供电连续性和电源管理的自动化程度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种用于船舶区域配电的DC-DC斩波装置，用于在船舶直流区域配电系统中将直流DC700-1000V输入电源转换为直流DC220V的电能，实现电压、电流的可控稳定输出。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种用于船舶区域配电的DC-DC斩波装置，包括依次串联的双电源输入选择单元、充电限流单元、LC滤波网络、高频逆变单元、高频隔离变压器、高频整流单元、直流输出滤波网络，设置在斩波装置的电源传输回路中的传感器，以及通过信号输出端与高频逆变单元的信号输入端连接、通过信号输入端与传感器的信号输出端连接的核心控制单元；双电源输入选择单元的电源输入端连接双路直流输入电源，用于根据电能从高电位点向低电位点传输的特性选择其中一路电压高的直流输入电源进行供电输出；充电限流单元用于在装置启动过程中防止大电流冲击；LC滤波网络用于抑制直流输入电源的高次谐波；高频逆变单元用于将直流输入电源通过不同开关模式的三相逆变器技术转换为高频交流信号输出；高频隔离变压器用于对高频交流信号进行隔离变换；高频整流单元用于将隔离变换后的高频交流信号整流为直流电输出；直流输出滤波网络用于对收到的直流电进行平滑滤波并输出干净的直流电压；传感器用于测量电路参数并发送至核心控制单元；核心控制单元用于实现SVPWM技术和电压、电流双闭环控制功能，并上传装置的运行工况信息用于远程管理。
按上述方案，双电源输入选择单元包括导向二极管。
按上述方案，充电限流单元包括并联的限流充电电阻、充电电容和旁路接触器；限流充电电阻用于对充电电流限流，充电电容用于分流充电电流，旁路接触器用于在充电完成后旁路限流充电电阻和充电电容。
按上述方案，设高频隔离变压器的输出电压的最大值为Vo(max)，高频隔离变压器的副边占空比为Dsec，高频隔离变压器的副边最大占空比为Dsec(max)；高频整流单元包括整流二极管，则整流二极管的压降为VD，则高频隔离变压器的次级输出电压的最小值Vsec(min)为：
Figure GDA0003049016240000021
设高频隔离变压器的输入电压的最小值为Vin(min)，则高频隔离变压器的变压匝比K为：
Figure GDA0003049016240000022
设高频逆变单元的输出功率为Pout，高频隔离变压器的效率为η，高频隔离变压器的工作频率为fs，高频隔离变压器的磁芯的磁通密度为Bm，设K0、KC为工程系数，高频隔离变压器的绕组的载流量为J，则高频隔离变压器的磁芯的功率容量Ap为：
Figure GDA0003049016240000023
则选取功率容量大于Ap的环形磁芯用于提高装置的冗余度；
设环形磁芯的窗口面积为Aw，环形磁芯的有效截面积为Ae，则高频隔离变压器的绕组的副边匝数Wsec为：
Figure GDA0003049016240000031
高频隔离变压器的绕组的原边匝数Wp为：
Wp＝K·Wsec，
则选取高频隔离变压器的原边匝数大于Wp，用于在变压器损耗和输入电压最低时保证输出电压值满足要求。
进一步的，高频逆变单元包括IGBT智能功率模块，IGBT智能功率模块作为功率开关元件用于构成逆变全桥；设IGBT智能功率模块的输入电压为Vin，IGBT智能功率模块的输入电压的最大值为1.2Vin，则选取IGBT智能功率模块的额定电压Vn＞1.2Vin用于提高装置的可靠性；
设LC滤波网络的输出电流为Io，LC滤波网络的输出电流的最大纹波峰值为ΔIo(max)，取
ΔIo(max)＝10％Io，
则LC滤波网络的输出电感电流的最大纹波峰值ΔILf(max)为
ΔILf(max)＝ΔIo(max)，
设LC滤波网络的输出电流的最大值为Io(max)，则LC滤波网络的输出电感电流的最大平均值ILF为
ILf＝Io(max)，
则LC滤波网络的输出电感电流的最大峰值
Figure GDA0003049016240000032
为
Figure GDA0003049016240000033
IGBT智能功率模块流过的电流的最大值即高频隔离变压器的原边电流的最大峰值
Figure GDA0003049016240000034
为
Figure GDA0003049016240000035
则选取IGBT智能功率模块的额定电流In为3倍的
Figure GDA0003049016240000036
用于提高装置的冗余度。
进一步的，设高频整流单元的输入电压的最大值为VDin(max)，则高频整流单元的整流二极管承受的最大反向电压VDR(max)为：
Figure GDA0003049016240000041
则选取整流二极管的额定电压大于VDR(max)，用于在装置满功率负载时由于高频隔离变压器的漏感和线路阻抗问题导致的电压尖峰不损坏整流二极管；
在有中心抽头的全波整流电路中，设整流二极管的输出电流为IDo，则在一个开关周期内流过整流二极管的电流的有效值IDR为
Figure GDA0003049016240000042
则选取整流二极管的额定电流大于IDR，用于提高整流二极管的可靠性。
进一步的，直流输出滤波网络包括按一定顺序组合的电容和电感；
高频隔离变压器的副边整流后的方波电压的频率为2fs，则直流输出滤波网络的输出滤波电感的工作频率fLf为
fLf＝2fs；
设直流输出滤波网络的输出电流的最大值为I′o(max)，则维持电感电流连续的标称最小电流Io(ccm)为
Io(ccm)＝10％I′o(max)；
设直流输出滤波网络的输入电压的最小值为V′in(min)，取直流输出滤波网络的输入电压V′in为
V′in＝V′in(min)；
设直流输出滤波网络的输出电压的最小值为V′o(min)，取直流输出滤波网络的输出电压V′o为
V′o＝V′o(min)；
设直流输出滤波网络的输出滤波电感的工作电压为VLf，则直流输出滤波网络的输出滤波电感值Lf为
Figure GDA0003049016240000043
则选取直流输出滤波网络的电感值大于Lf，用于防止电感电流中断和保证直流输出滤波网络的动态性能；
设直流输出滤波网络的输出纹波电压峰峰值为ΔVopp，直流输出滤波网络的输入电压的最大值为V′in(max)，则直流输出滤波网络的电容值Cf为：
Figure GDA0003049016240000051
设直流输出滤波网络的输出滤波电感的工作电流为ΔI′Lf，直流输出滤波网络的输出纹波电压峰值为Vopp，则直流输出滤波网络的电容的等效串联电阻ESR满足
ESR·ΔI′Lf＝Vopp＜ΔVopp，
即
Figure GDA0003049016240000052
按上述方案，传感器包括输入电压检测传感器、电流环检测传感器和电压环检测传感器。
按上述方案，核心控制单元包括脉宽信号调制模块，用于输出脉冲信号到IGBT智能功率模块的栅极以控制高频逆变单元正常工作；同时根据传感器输出的信号调整脉冲信号的脉宽以保持斩波装置输出信号幅度的稳定，实现将高压直流输入电源转换为低压直流输出电能的功能。
进一步的，核心控制单元还包括CAN口模块、串行接口模块、网络模块和声光报警装置，用于将装置的监控信息及故障报警信息上传到直流网络保护装置进行远程管理。
本发明的有益效果为：
1.本发明的一种用于船舶区域配电的DC-DC斩波装置通过SVPWM技术和电压、电流双闭环控制，实现在船舶直流区域配电系统中将DC700V-1000V直流母线电压变换为DC220V稳定电压输出，为直流区域配电系统的直流负载提供DC220V直流电能，满足了斩波电源高可靠性、高维护性、高电力转换效率、低纹波系数的使用需求。
2.本发明具有双路电源输入功能，在双路电源切换过程中保证输出不断电；具有限流功能，防止装置启动时的大电流冲击。
3.本发明采用网络通信技术对系统的关键器件和关键状态如过压、欠压、过流、过载、输出短路、过热等进行远程监控和遥控，实现对系统工作状态的自诊断并对故障进行相应的报警，提升了装置的数字化、信息化水平，提高了船舶区域配电系统供电的可靠性和安全性，具有响应快，运行稳定、可靠性高的特点。
4.本发明在斩波装置出现短路时，提供3倍额定电流运行0.5s后停止运行，保证了装置运行的安全。
附图说明
图1是本发明实施例的功能框图。
图2是本发明实施例的外形图。
图中：1.铭牌1；2.铭牌2；3.电压表；4.电流表；5.状态指示灯1；6.状态指示灯2；7.运行按钮；8.消音按钮；9.状态指示灯3；10.蜂鸣器；11.控制面板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参见图1，本发明的实施例包括依次串联的双电源输入选择单元、充电限流单元、LC滤波网络、高频逆变单元、高频隔离变压器、高频整流单元、直流输出滤波网络，设置在斩波装置的电源传输回路中的传感器，以及通过信号输出端与高频逆变单元的信号输入端连接、通过信号输入端与传感器的信号输出端连接的核心控制单元。
双电源输入选择单元包括导向二极管，双电源输入选择单元的电源输入端连接双路直流输入电源，利用导向二极管的导向导电特性以及电能从高电位点向低电位点传输的特性，用于自动选择其中电压高的一路直流输入电源。
充电限流单元用于在装置启动过程中防止大电流冲击；充电限流单元包括并联的限流充电电阻、充电电容和旁路接触器；限流充电电阻用于对充电电流限流，充电电容用于分流充电电流，旁路接触器用于在充电完成后旁路限流充电电阻和充电电容。
LC滤波网络依据整机的EMI/EMC测试进行配置，用于抑制直流输入电源带来的高次谐波以提高装置的电磁兼容性能。
高频隔离变压器用于对高频交流信号进行隔离变换；设高频隔离变压器的输出电压的最大值为Vo(max)＝220V，高频隔离变压器的副边占空比为Dsec，高频隔离变压器的副边最大占空比为Dsec(max)＝0.85；高频整流单元的整流二极管的压降为VD＝1.2，则高频隔离变压器的次级输出电压的最小值Vsec(min)为：
Figure GDA0003049016240000071
设高频隔离变压器的输入电压的最小值为Vin(min)＝630V，则高频隔离变压器的变压匝比K为：
Figure GDA0003049016240000072
设高频逆变单元的输出功率为Pout＝10×103，高频隔离变压器的效率为η＝0.85，高频隔离变压器的工作频率为fs＝50Hz，高频隔离变压器的磁芯的磁通密度为Bm＝103，设工程系数K0＝1500、KC＝0.4，高频隔离变压器的绕组的载流量为J＝4，则高频隔离变压器的磁芯的功率容量Ap为：
Figure GDA0003049016240000073
则选取功率容量为171cm4的环形磁芯49725T满足使用要求；
设环形磁芯的窗口面积为Aw＝33.2cm2，环形磁芯的有效截面积为Ae＝5.14cm2，则高频隔离变压器的绕组的副边匝数Wsec为：
Figure GDA0003049016240000074
高频隔离变压器的绕组的原边匝数Wp为：
Wp＝K·Wsec＝2.42×2.15≈5，
考虑到变压器损耗以及最低输入电压时要保证输出电压值，原边匝数多取2匝，即7匝。
高频逆变单元用于将直流输入电源通过不同开关模式的三相逆变器技术转换为高频交流信号输出；高频逆变单元包括IGBT智能功率模块，IGBT智能功率模块作为功率开关元件用于构成逆变全桥；设IGBT智能功率模块的输入电压为Vin＝1100V，IGBT智能功率模块的输入电压的最大值为1.2Vin＝1320V；为保证使用安全，IGBT智能功率模块的额定电压Vn＞1.2Vin；为留有余量，本实施例选取IGBT智能功率模块的额定电压Vn＝3300V；
设LC滤波网络的输出电流为Io，LC滤波网络的输出电流的最大值为Io(max)＝50A，取Io＝Io(max)，则取LC滤波网络的输出电流的最大纹波峰值ΔIo(max)为
ΔIo(max)＝10％Io＝5A，
LC滤波网络的输出电感电流的最大纹波峰值ΔILf(max)为
ΔILf(max)＝ΔIo(max)＝5A，
LC滤波网络的输出电感电流的最大平均值ILf为
ILf＝Io(max)＝50A，
则LC滤波网络的输出电感电流的最大峰值为
Figure GDA0003049016240000081
为
Figure GDA0003049016240000082
IGBT智能功率模块流过的电流的最大值即高频隔离变压器的原边电流的最大峰值
Figure GDA0003049016240000083
为
Figure GDA0003049016240000084
选取IGBT智能功率模块的额定电流In约为3倍的
Figure GDA0003049016240000085
即70A用于提高装置的冗余度。
高频整流单元用于将隔离变换后的高频交流信号整流为直流电输出；高频整流单元包括整流二极管，设高频整流单元的输入电压的最大值为VDin(max)＝1210V，则高频整流单元的整流二极管承受的最大反向电压VDR(max)为：
Figure GDA0003049016240000086
考虑满功率负载时变压器存在漏感、以及线路阻抗导致的电压尖峰，选用整流二极管的额定电压为1600V；
在有中心抽头的全波整流电路中，设整流二极管的输出电流IDo＝50A，则在一个开关周期内流过整流二极管的电流的有效值IDR为
Figure GDA0003049016240000091
选用整流二极管的额定电流为200A，本实施例中选用柳晶公司的整流二极管ZP200A满足要求。
直流输出滤波网络用于对收到的直流电进行平滑滤波并输出干净的直流电压；直流输出滤波网络包括按一定顺序组合的电容和电感；高频隔离变压器的副边整流后的方波电压的频率为2fs，则直流输出滤波网络的输出滤波电感的工作频率fLf为
fLf＝2fs＝2×50＝100Hz；
设直流输出滤波网络的输出电流的最大值为I′o(max)＝50A，则维持电感电流连续的标称最小电流Io(ccm)为
Io(ccm)＝10％I′o(max)＝5A：
设直流输出滤波网络的输入电压的最小值为V′in(min)＝630V，取直流输出滤波网络的输入电压V′in为
V′in＝V′in(min)＝630V；
设直流输出滤波网络的输出电压的最小值为V′o(min)＝220V，取直流输出滤波网络的输出电压V′o为
V′o＝V′o(min)＝220V；
设直流输出滤波网络的输出滤波电感的工作电压为VLf＝0.5，则直流输出滤波网络的输出滤波电感值Lf为
Figure GDA0003049016240000092
为防止电感电流中断，则取直流输出滤波网络的输出滤波电感值大于Lf；电感量越大则输出电流纹波系数越小，但绕制成本、功率损耗、体积重量会加大，动态性能降低，故直流输出滤波网络的输出滤波电感取值为Lf的1.2倍到1.4倍之间，本实施例取39μH；
设直流输出滤波网络的输出纹波电压峰峰值为ΔVopp＝100mV＝0.1V，直流输出滤波网络的输入电压的最大值为V′in(max)＝630V，则直流输出滤波网络的电容值Cf为：
Figure GDA0003049016240000101
设直流输出滤波网络的输出滤波电感的工作电流为ΔI′Lf＝5A，直流输出滤波网络的输出纹波电压峰值为Vopp，直流输出滤波网络的输出纹波电压峰峰值为ΔVopp＝480mV，则直流输出滤波网络的电容的等效串联电阻ESR满足
ESR·ΔI′Lf＝Vopp＜ΔVopp，
即
Figure GDA0003049016240000102
传感器包括输入电压检测传感器、电流环检测传感器和电压环检测传感器；分别用于测量斩波装置的输入电压、传输线路中的电流参数和电压参数并发送至核心控制单元。
核心控制单元用于实现SVPWM(Space Vector Pulse Width Modulation，空间矢量脉宽调制)技术和电压、电流双闭环控制功能，并上传装置的运行工况信息用于远程管理。核心控制单元包括脉宽信号调制模块，用于输出脉冲信号到IGBT智能功率模块的栅极以控制高频逆变单元正常工作；同时根据传感器输出的信号调整脉冲信号的脉宽以保持斩波装置输出信号幅度的稳定，实现将高压直流输入电源转换为低压直流输出电能的功能。核心控制单元还包括CAN口模块、串行接口模块、网络模块和声光报警装置，用于将装置的监控信息及故障报警信息上传到直流网络保护装置进行远程管理，实现电压、电流可控输出和装置的过载及短路保护功能。
综上所述，本发明的一种用于船舶区域配电的DC-DC斩波装置，用于实现船舶直流区域配电系统中DC700-1000V到DC220V的电能转换，为直流区域配电系统直流负载提供DC220V电能输出，采用空间矢量脉宽调制技术和电压、电流双闭环检测技术，有效实现了电压、电流可控稳定输出；本发明具有双路电源输入功能，在双路电源切换过程中输出不断电；具有限流功能，防止启动过程中的大电流冲击；装置过载时，根据过载功率判断可持续运行时间进行保护；装置出现短路时，提供3倍额定电流运行0.5s后停止运行；通过网络通信技术实现远程集中监控，将装置的运行工况信息(输入电压、输出电压、输出电流及故障报警信息等)传送至直流网络保护装置进行集中管理，具有响应快，运行稳定、可靠的特点，实现装置的远程监控，有效提升设备的数字化、信息化水平；输出高压、输出低压、输出过载均具有声光报警提示功能；装置能响应远程遥控启动(无源常开，闭合瞬动启动)、停止(无源常开，闭合瞬动停止)，并提供远程指示(DC24V有源)输出，进而提高了船舶区域配电系统供电可靠性和安全性。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于船舶区域配电的DC-DC斩波装置，其特征在于：包括依次串联的双电源输入选择单元、充电限流单元、LC滤波网络、高频逆变单元、高频隔离变压器、高频整流单元、直流输出滤波网络，设置在斩波装置的电源传输回路中的传感器，以及通过信号输出端与高频逆变单元的信号输入端连接、通过信号输入端与传感器的信号输出端连接的核心控制单元；
双电源输入选择单元的电源输入端连接双路直流输入电源，用于根据电能从高电位点向低电位点传输的特性选择其中一路电压高的直流输入电源进行供电输出；充电限流单元用于在装置启动过程中防止大电流冲击；
LC滤波网络用于抑制直流输入电源的高次谐波；
高频逆变单元用于将直流输入电源通过不同开关模式的三相逆变器技术转换为高频交流信号输出；
高频隔离变压器用于对高频交流信号进行隔离变换；
设高频隔离变压器的输出电压的最大值为Vo(max)，高频隔离变压器的副边占空比为Dsec，高频隔离变压器的副边最大占空比为Dsec(max)；高频整流单元包括整流二极管，则整流二极管的压降为VD，则高频隔离变压器的次级输出电压的最小值Vsec(min)为：
Figure FDA0003129100670000011
设高频隔离变压器的输入电压的最小值为Vin(min)，则高频隔离变压器的变压匝比K为：
Figure FDA0003129100670000012
设高频逆变单元的输出功率为Pout，高频隔离变压器的效率为η，高频隔离变压器的工作频率为fs，高频隔离变压器的磁芯的磁通密度为Bm，设K0、KC为工程系数，高频隔离变压器的绕组的载流量为J，则高频隔离变压器的磁芯的功率容量Ap为：
Figure FDA0003129100670000013
则选取功率容量大于Ap的环形磁芯用于提高装置的冗余度；
设环形磁芯的窗口面积为Aw，环形磁芯的有效截面积为Ae，则高频隔离变压器的绕组的副边匝数Wsec为：
Figure FDA0003129100670000021
高频隔离变压器的绕组的原边匝数Wp为：
Wp＝K·Wsec，
则选取高频隔离变压器的原边匝数大于Wp，用于在变压器损耗和输入电压最低时保证输出电压值满足要求；
高频整流单元用于将隔离变换后的高频交流信号整流为直流电输出；
直流输出滤波网络用于对收到的直流电进行平滑滤波并输出干净的直流电压；
传感器用于测量电路参数并发送至核心控制单元；
核心控制单元用于实现SVPWM技术和电压、电流双闭环控制功能，并上传装置的运行工况信息用于远程管理；
设高频整流单元的输入电压的最大值为VDin(max)，则高频整流单元的整流二极管承受的最大反向电压VDR(max)为：
Figure FDA0003129100670000022
则选取整流二极管的额定电压大于VDR(max)，用于在装置满功率负载时由于高频隔离变压器的漏感和线路阻抗问题导致的电压尖峰不损坏整流二极管；
在有中心抽头的全波整流电路中，设整流二极管的输出电流为IDo，则在一个开关周期内流过整流二极管的电流的有效值IDR为
Figure FDA0003129100670000023
则选取整流二极管的额定电流大于IDR，用于提高整流二极管的可靠性；
直流输出滤波网络包括按一定顺序组合的电容和电感；
高频隔离变压器的副边整流后的方波电压的频率为2fs，则直流输出滤波网络的输出滤波电感的工作频率fLf为
fLf＝2fs；
设直流输出滤波网络的输出电流的最大值为I′o(max)，则维持电感电流连续的标称最小电流Io(ccm)为
Io(ccm)＝10％I′o(max)；
设直流输出滤波网络的输入电压的最小值为V′in(min)，取直流输出滤波网络的输入电压V′in为
V′in＝V′in(min)；
设直流输出滤波网络的输出电压的最小值为V′o(min)，取直流输出滤波网络的输出电压V′o为
V′o＝V′o(min)；
设直流输出滤波网络的输出滤波电感的工作电压为VLf，则直流输出滤波网络的输出滤波电感值Lf为
Figure FDA0003129100670000031
则选取直流输出滤波网络的电感值大于Lf，用于防止电感电流中断和保证直流输出滤波网络的动态性能；
设直流输出滤波网络的输出纹波电压峰峰值为ΔVopp，直流输出滤波网络的输入电压的最大值为V′in(max)，则直流输出滤波网络的电容值Cf为：
Figure FDA0003129100670000032
设直流输出滤波网络的输出滤波电感的工作电流为ΔI′Lf，直流输出滤波网络的输出纹波电压峰值为Vopp，则直流输出滤波网络的电容的等效串联电阻ESR满足
ESR·ΔI′Lf＝Vopp＜ΔVopp＝，
即
Figure FDA0003129100670000033
2.根据权利要求1所述的一种用于船舶区域配电的DC-DC斩波装置，其特征在于：双电源输入选择单元包括导向二极管。
3.根据权利要求1所述的一种用于船舶区域配电的DC-DC斩波装置，其特征在于：充电限流单元包括并联的限流充电电阻、充电电容和旁路接触器；限流充电电阻用于对充电电流限流，充电电容用于分流充电电流，旁路接触器用于在充电完成后旁路限流充电电阻和充电电容。
4.根据权利要求1所述的一种用于船舶区域配电的DC-DC斩波装置，其特征在于：高频逆变单元包括IGBT智能功率模块，IGBT智能功率模块作为功率开关元件用于构成逆变全桥；设IGBT智能功率模块的输入电压为Vin，IGBT智能功率模块的输入电压的最大值为1.2Vin，则选取IGBT智能功率模块的额定电压Vn＞1.2Vin用于提高装置的可靠性；
设LC滤波网络的输出电流为Io，LC滤波网络的输出电流的最大纹波峰值为ΔIo(max)，取
ΔIo(max)＝10％Io，
则LC滤波网络的输出电感电流的最大纹波峰值ΔILf(max)为
ΔILf(max)＝ΔIo(max)，
设LC滤波网络的输出电流的最大值为Io(max)，则LC滤波网络的输出电感电流的最大平均值ILf为
ILf＝Io(max)，
则LC滤波网络的输出电感电流的最大峰值
Figure FDA0003129100670000041
为
Figure FDA0003129100670000042
IGBT智能功率模块流过的电流的最大值即高频隔离变压器的原边电流的最大峰值为
Figure FDA0003129100670000043
为
Figure FDA0003129100670000044
则选取IGBT智能功率模块的额定电流In为3倍的
Figure FDA0003129100670000045
用于提高装置的冗余度。
5.根据权利要求1所述的一种用于船舶区域配电的DC-DC斩波装置，其特征在于：传感器包括输入电压检测传感器、电流环检测传感器和电压环检测传感器。
6.根据权利要求4 所述的一种用于船舶区域配电的DC-DC斩波装置，其特征在于：核心控制单元包括脉宽信号调制模块，用于输出脉冲信号到IGBT智能功率模块的栅极以控制高频逆变单元正常工作；同时根据传感器输出的信号调整脉冲信号的脉宽以保持斩波装置输出信号幅度的稳定，实现将高压直流输入电源转换为低压直流输出电能的功能。
7.根据权利要求6所述的一种用于船舶区域配电的DC-DC斩波装置，其特征在于：核心控制单元还包括CAN口模块、串行接口模块、网络模块和声光报警装置，用于将装置的监控信息及故障报警信息上传到直流网络保护装置进行远程管理。
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