DC-DC直流转换器如何在船舶中提高稳定性工作

• 关键词：直流转换器,,船舶,,控制器
• 作者：曹云海
• 摘要：随着我国船舶生产能力的提高，越来越多的厂家开始关注如何能提高产品的整体竞争力，而船舶的电气设计不同于一般配电柜，它除了需要考虑一般的电气性能外，同时对于在海上航行中的各种异常情况都需要做好防范措施，否则现场维护的成本和难度会大大提高。

       随着我国船舶生产能力的提高，越来越多的厂家开始关注如何能提高产品的整体竞争力，而船舶的电气设计不同于一般配电柜，它除了需要考虑一般的电气性能外，同时对于在海上航行中的各种异常情况都需要做好防范措施，否则现场维护的成本和难度会大大提高。

图1 工程船舶

      工程船舶由船体发动机，船体蓄电池2种方法供电，供电电压不太稳定。海上风浪较大，对产品的固定方式有严格要求，需满足一定的抗震能力。同时，由于海上湿度较大，对于元器件的防潮抗腐蚀能力也有相关规定。为此，菲尼克斯电气的相关产品在满足普通工业环境要求的同时，也考虑到海上船舶应用的特点。

图2 船舶电气控制部分

       在整个船体设备中，有监控系统的地方，有PLC控制器的地方，就有电源、继电器隔离器的要求。同时，在旋桨推进器和发动机设备中，对多个发动机的独立运行，菲尼克斯电气的产品有专门的解决方案。

燃料发动机部分：

       船舶电力推进系统以其优良的性能成为目前世界各国发展的主流船舶推进方式，对于中大型船舶而言，比如600转的发动机，为了能够驱动船舶正常运转，都会配备数个燃料发动机同时工作，这样一方面提高了燃料输出的能力，另外一方面也防止任一燃料发动机的故障对船舶运行的影响。在电气部分，每个燃料发动机都需要匹配相应的汽缸控制器来控制。对于24VDC供电的控制器而言，为了保证期可靠性，会配备2种供电方案，通过电池和市电来运行。但是实际运行中，由于大功率的电力电子设备和系统的应用导致燃料机同时运行中会在回路中产生EMI(electromagnetic interference)电磁干扰。

       当今船舶提出综合电力系统，而安装开关电源的部分集中在电力变换部分，即将市电的220VAC或者3相380VAC的电力转换成24VDC供电。而之前，我们也提到2路冗余供电会导致相互回路EMI干扰。

        目前，解决EMI干扰可以考虑安装电气隔离的模块，如DC-DC变换器，其原理是通过变换器内部输入与输出的电气隔离，将感性负载对控制器等信号的干扰隔离，这样来提高发动机控制器运行的稳定性。

图3 DC-DC变换器的原理

目前，国外船舶厂家大致有两种方案：

       第一种方案：将市电供电的总回路电气隔离，仅使用1个DC-DC变换器。如图3所示，将其他回路的电磁干扰隔离输出。这种方案的好处在于，只需要1个DC-DC直流变换器就可以减低EMI电磁干扰对控制器的影响，但是由于回路中电磁干扰产生的地方较多，所以并不能100%避免EMI对各个燃料机控制器运行的影响。

图4 方案一

       第二种方案，将市电供电后总回路到每个发动机支路的回路中安装DC-DC变换器，有几个燃料发动机就安装相应数量的DC-DC变换器，如图5所示。这样做的好处在于，但是可以将任一回路或者支路上产生的EMI电磁干扰隔离在内部支路，而不会影响到其他发动机的运转。但是缺点就是成本较高，一般需要单独的配电柜来安装数量较多的模块，对空间有一定要求。

图5 方案二

       菲尼克斯电气针对船舶行业的特殊性，提供全系列最大1000W的QUINT系列开关电源和DC-DC变换器模块，来满足您整体方案的需求。该系列开关电源的平均无故障时间在环境温度40度时也能保证50万小时以上的可靠工作，而我公司也提供众多的船级社认证，如图6所示，包含德国GL，英国劳氏，挪威DNV，美国ABS等船级社认证，能满足出口全球的需求。

图6 世界各国船级社认证

       同时，较宽的输入电压以及完全覆盖5~56VDC输出的组合，能够确保您系统各种电压等级的要求，并能在长距离线路中输出稳定电压。

       综上所述，DC-DC变换器在当今电力推动系统的船舶中使用越来越多，而菲尼克斯电气愿意作为您的伙伴提供适合您的方案来提高整个船舶系统的可靠性。