团 体 标 准
T/CSNAME 158-2025
沿海内河电池动力船用功率变换器技术要
求
Technical requirements for power converters used in battery-powered coastal and
inland vessels
2025 - 12 - 31 发布 2026 - 03 - 31 实施
中国造船工程学会 发 布
前 言
本文件按照GB/T 1.1-2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国造船工程学会船舶标准化专业委员会提出。
本文件由中国造船工程学会归口。
本文件起草单位：澄瑞电力科技(上海)股份公司、华电湖北发电有限公司、上海船舶运输科学研究所有限公司、中国船级社、国网电动汽车服务湖北有限公司、寰宇东方国际集装箱(启东)有限公司、武汉理工大学、东南大学。
本文件主要起草人：曹亢、苗亚、胡金杭、王杰、高明杰、王磊、张凯杰、郭恒宇、荣延海、汤敏、彭登朝、严婕、王翔宇、张本伟、陈鸣妤、崔家萌、彭爽、朱春锋、古龙江、徐源、王玮、王大伟、雍定涛、郭盼盼、马雪琴、宋楚。
沿海内河电池动力船用功率变换器技术要求
1 范围
本文件规定了沿海内河电池动力船用功率变换器(以下简称“功率变换器”)的技术要求，包括组成、要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输、贮存等。
本文件适用于船舶直流电力系统中，以半导体器件为核心构成的直流组网型功率变换器的设计、制造和检验，包括直流-直流、直流-交流等拓扑结构的设备。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 1408.1-2016 绝缘材料电气强度试验方法 第1部分：工频下试验
GB/T 3181-2008 漆膜颜色标准
GB/T 3956-2008 电缆的导体
GB/T 4208-2017 外壳防护等级(IP代码)
GB/T 5080.1-2012 可靠性试验 第1部分：试验条件和统计检验原理
GB/T 5585.1-2018 电工用铜、铝及其合金母线 第 1 部分：铜和铜合金母线
GB/T 9414.3-2012 维修性 第3部分：验证和数据的收集、分析与表示
GB/T 9414.5-2018 维修性 第5部分：测试性和诊断测试
GB/T 10250-2007 船舶电气与电子设备的电磁兼容性
GB/T 13306-2011 标牌
GB/T 14548-2025 船用半导体变流器通用技术条件
GB/T 16538-2008 声学 声压法测定噪声源声功率级 现场比较法
GB/T 19212.1-2023 变压器、电抗器、电源装置及其组合的安全 第1部分：通用要求和试验
IEC 609474-3:2020 低压开关设备和控制设备 第 4-3 部分：接触器和电动机起动器 非电动机负载用半导体控制器和半导体接触器(Low-voltage switchgear and controlgear - Part 4-3: Contactors and motor-starters - Semiconductor controllers and semiconductor contactors for
non-motor loads)
国际海事组织.货物积载与系固安全操作规则
中国船级社.电气电子产品型式认可试验指南.2024
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
功率变换器 power converter
船舶直流电力系统中，用于实现不同电压等级交直流间能量转换、功率调节及并网运行的电力电子装置。
3. 2
功率半导体器件 power semiconductor devices
高压大电流场景下的核心开关器件，影响功率变换器效率与可靠性。
4 组成
除另有规定外，功率变换器典型结构应如图1所示，由功率半导体器件、放电电阻、直流支撑电容、采样回路等组成。
图1 典型功率变换器结构图
5 要求
5. 1 基本要求
5.1.1 散热
5.1.1.1 功率变换器优先采用液冷或强制风冷，散热系统需具备冗余设计。其他冷却方式如水冷、油冷等强制冷却方式可由产品订货技术要求确定。
5.1.1.2 采用风冷方式的，在功率变换器空气入口处与出口处的温差应小于 15℃。风冷失效后， 功率变换器应在自然冷却条件下允许降额工作，降额程度由产品订货技术要求规定。
5.1.1.3 采用风冷的功率变换器，其冷却系统应设置必要的监测，热敏感器件应冗余设置，且应正确反映所监测温度，异常情况下应能及时自动报警。
5.1.2 报警
功率变换器需配置监控模块，应符合IEC 60947-2020中的要求，具备状态指示和报警功能。
5. 2 环境适应性
5.2.1 高温
功率变换器正常工作的高温极值一般为55 ℃, 不损坏高温极值一般为70 ℃。
5.2.2 低温
功率变换器正常工作的低温极值一般为-10 ℃,不损坏低温极值一般为-25 ℃。
5.2.3 湿热
功率变换器应在温度40 ℃±2 ℃时，相对湿度为90%～95%的环境中能正常工作。
5.2.4 盐雾
功率变换器在2 mg/m3 的盐雾环境中能正常工作。
5.2.5 振动
功率变换器应符合GB/T 34120-2023中振动要求，能耐受船体振动，并连续有效地工作。
5.2.6 倾斜和摇摆
功率变换器在如下倾斜和摇摆环境中能正常工作：
a) 横摇：±45°, 周期 3 s～14 s;
a) 横倾：±15°, 长期;
b) 纵摇：±10°, 周期 4 s～10 s;
c) 纵倾：±10°, 长期。
5.2.7 空气噪声
除另有规定，功率变换器正常运行时的空气噪声(含风机噪声)声压级应不大于70 dB(A)。
5. 3 六性要求
5.3.1 电磁兼容性
功率变换器的电磁兼容性应符合 GB/T 10250-2007 中 B 组设备的要求。
5.3.2 可靠性
功率变换器平均故障间隔时间应符合 GB/T 14548-2025 中 4.12 的要求。
5.3.3 维修性
功率变换器平均故障修复时间(MTTR)不应大于 30 min。
5.3.4 测试性
功率变换器应具有自检功能和故障诊断功能，能进行检查和故障诊断。
5.3.5 外壳防护
功率变换器的防护等级应满足安装场所的要求，至少符合GB/T 4208-2017中等级IP20的要求。
5.3.6 安全性
除另有规定，功率变换器应符合下列要求：
a) 功率变换器应有防触电、绝缘防护等适当保护措施，强电连接处应采取物理保护措施防止操作人员意外接触;应具有良好的接地措施且设有明显标志。
b) 功率变换器不带电金属部分应可靠接地，接地电阻不高于 10 MΩ。
c) 功率变换器的金属部件应强制接地，应有铜制的接地螺钉。接地螺钉应有防蚀层，在接地螺钉处应设有清晰的接地符号。
5,4 电气性能
5.4.1 电气间隙和爬电距离
功率变换器中各电气回路间或任何电气回路与地之间的电气间隙和爬电距离应符合GB/T 19212.1- 2023的规定。
5.4.2 绝缘电阻
在环境温度为25℃时，功率变换器冷态绝缘电阻应不低于10 MΩ,热态绝缘电阻应不低于1 MΩ。
5.4.3 介电强度
功率变换器的绝缘能承受GB/T 14548-2025规定的工频试验电压(有效值)历时1 min而无击穿或闪络现象。
5.4.4 输出电压整定范围
功率变换器的输出电压整定范围不小于额定值的±10%。
5.4.5 瞬态电压调节特性
功率变换器在空载到额定负载下运行，输出电压瞬态变化应符合GB/T 14548-2025中的要求。
5.4.6 频率调节特性
功率变换器的负载在空载到额定负载下运行，所引起的频率变化应符合GB/T 14548-2025中的要求。
5.4.7 过载能力
功率变换器应能承受110%额定功率60 min，120%额定功率1 min，具有额定功率150%速断保护功能。
5.4.8 电压波形
功率变换器在空载到额定负载下运行，输出电压波形正弦性畸变率应不大于5%，单次谐波应不大于3%和偏离系数应不大于5%，波峰系数为1.41±0.07;输出直流的功率变换器的纹波系数不超过2%。
5.4.9 效率
除另有规定，功率变换器的效率应不低于96%。
5.4.10 故障保护
5.4.10.1 直流过压保护
功率变换器应检测到实际直流电压高于设置值130%时，不应损坏，并显示故障及报警。
5.4.10.2 直流欠压保护
功率变换器应检测到实际直流电压低于设置值70%时，不应损坏，并显示故障及报警。
5.4.10.3 交流过压保护
功率变换器应检测到实际交流电压高于1.1倍额定交流电压时，不应损坏，并显示故障及报警。
5.4.10.4 交流欠压保护
功率变换器应检测到实际交流电压低于0.9倍额定交流电压时，不应损坏，并显示故障及报警。
5.4.10.5 交流过频保护
功率变换器应检测到实际频率高于1.05倍额定频率时，不应损坏，并显示故障及报警。
5.4.10.6 交流欠频保护
功率变换器应检测到实际频率低于0.95倍频率时，不应损坏，并显示故障及报警。
5.4.10.7 急停保护
功率变换器应检测到急停按钮常闭触点信号翻转时，不应损坏，并显示故障及报警。
5.4.10.8 过载保护
功率变换器应在检测到IGBT电流有效值大于110%额定电流，持续时间大于1min时，触发过载保护。
5.4.10.9 短路保护
功率变换器应在监测到IGBT电流瞬时值大于150%额定电流，持续时间大于1ms时，触发过载保护。
5. 5 外观质量及装配
5.5.1 尺寸
除另有规定外，功率变换器尺寸的实际值与设计图样值的偏差应在±0.5 cm范围内。
5.5.2 重量
功率变换器的重量宜不超过500 kg，实际值与设计图样值的偏差应在-3%～1.5%范围内。
5.5.3 颜色
除另有规定外，功率变换器外壳颜色应为GB/T 3181-2008中的BG01中绿灰色。
5.5.4 质量与装配
5.5.4.1 功率变换器外观油漆均匀、无气泡和脱落; 铭牌、警告牌、标牌、接地牌应齐全， 需符合 GB/T 13306-2011 的规定。
5.5.4.2 功率变换器的电器元件安装，在正常使用情况下，不应危害人身的安全。
5.5.4.3 功率变换器金属零部件、紧固零件(螺钉、螺帽、垫圈)等应符合船用要求。
5.5.5 材料
5.5.5.1 绝缘材料
功率变换器使用的绝缘材料应阻燃、耐潮、耐霉和耐电弧，通用性能应GB/T 1408.1-2016中相关要求。
5.5.5.2 金属材料
功率变换器所使用的金属材料应耐腐蚀，若使用非耐腐蚀金属材料则应经过耐腐蚀处理，能经受盐雾和大气条件等引起的腐蚀作用。
5.5.5.3 其他材料
功率变换器的汇流排材料应选用符合GB/T 5585.1-2018标准的铜材质。
5.5.5.4 电线电缆
功率变换器所选用的电缆、电线应符合GB/T 3956-2008的要求。
5.5.6 接线端子
5.5.6.1 功率变换器的输入、输出接线端子应有与外部接线图相一致的清晰耐久标志。
5.5.6.2 接线端子的标识应具有唯一性。
5, 6 接口
5.6.1 电气接口
功率变换器应符合GB/T 14548-2025的电气输入、输出接口要求。
5.6.2 通讯接口
功率变换器的监控模块具有RS485、CAN、以太网等至少一组通讯接口。
5.6.3 物理接口
功率变换器应设有底部安装固定基座。
6 试验方法
6. 1 基本试验
6.1.1 散热
功率变换器在额定的输入和输出工况下运行，测量功率器件和热敏感器件的工作温度，计算冷却空气在出口和入口处的温差。若采用风冷，则试验结果应满足5.1.1.2的要求。
6.1.2 报警
对监控模块按GB/T 14548-2025中5.7要求进行试验。
6. 2 环境试验
6.2.1 高温
功率变换器高温试验按《电气电子产品型式认可试验指南》(GD22-2024)中2.8规定的方法进行。试验时间为试品表面温度稳定后再保持2 min。
6.2.2 低温
功率变换器低温试验按《电气电子产品型式认可试验指南》(GD22-2024)中2.9规定的方法进行。试验时间为试品表面温度稳定后再保持2 min。
6.2.3 湿热
功率变换器的湿热试验按《电气电子产品型式认可试验指南》(GD22-2024)中2.10规定的方法进行，通电试验时应运行48小时无故障，试验结束后，在规定正常试验大气条件下恢复，恢复后进行检测，先测绝缘电阻，再检查外观质量。
6.2.4 盐雾
功率变换器的金属部件盐雾试验应按《电气电子产品型式认可试验指南》(GD22-2024)中2.12规定的方法进行。试验结束后，需检查功率变换器是否能正常工作。
6.2.5 振动
功率变换器的振动试验应按《电气电子产品型式认可试验指南》(GD22-2024)中2.7规定的方法进行。试验结束后，需检查功率变换器是否能正常工作。
6.2.6 倾斜和摇摆
功率变换器的倾斜和摇摆试验按《电气电子产品型式认可试验指南》(GD22-2024)中2.6规定的方法进行。试验结束后，需检查功率变换器是否能正常工作。
6.2.7 空气噪声
功率变换器空气噪声测量采用比较法，将被测声源的声功率输出与一声功率级已知的标准声源的声功率输出进行比较。测试环境应有足够的混响，以使被测声源的指向性对测量得到的声压级的影响很小。测量应按GB/T 16538-2008的附录A确定测试环境的指示值(△Lf)。
6.3 六性试验
6.3.1 电磁兼容试验
功率变换器电磁兼容试验按照GB/T 10250-2007中B组设备中的规定进行。
6.3.2 可靠性
功率变换器可靠性试验应按GB/T 5080.1-2012规定进行。
6.3.3 维修性
功率变换器维修性试验应按GB/T 9414.3-2012规定进行。
6.3.4 测试性
功率变换器的测试性检查应按GB/T 9414.5-2018规定进行。
6.3.5 外壳防护
功率变换器的外壳防护检查按《电气电子产品型式认可试验指南》(GD22-2024)中2.15规定的方法进行。
6.3.6 安全性
结合6.4.1的试验，检查功率变换器的接地电阻。用目视方法检查其他安全性要求。
6.4 性能试验
6.4.1 绝缘电阻
绝缘电阻试验应按 GB/T 14548-2025 中 5.10 要求进行。试验结果应满足 5.4.2 的要求。
6.4.2 介电强度
功率变换器介电强度的试验电压应符合 GB/T 14548-2025 中 5.11 的要求进行。试验结果应满足
5.4.3 的要求。
6.4.3 输出电压整定范围
功率变换器在额定输入、输出空载下运行， 通过调节装置的参考电压，测量输出电压范围。试验结果应满足5.4.4的要求。
6.4.4 瞬态电压调节特性
功率变换器在额定输入下运行，负载由空载到额定负载变化时，记录完整过程输出电压波形，测定输出电压的变化和恢复时间。试验结果应满足5.4.5的要求。
6.4.5 瞬态电压频率特性
功率变换器在额定输入下运行，负载由空载到额定负载变化时，记录完整过程输出电压波形，测定输出频率的变化和恢复时间。试验结果应满足5.4.6的要求。
6.4.6 过载能力
功率变换器在额定输入下运行，输出110%额定容量60 min，每隔10 min记录三相输出电压和频率的值;输出120% 额定容量1 min，每隔20 s记录三相输出电压和频率的值。试验结果应满足5.4.7的要求。
6.4.7 电压波形
功率变换器在空载到额定负载下，记录输出电压波形。试验结果应满足5.4.8的要求。
6.4.8 效率
功率变换器在额定输入下运行，负载为额定负载，功率因数为0.8(滞后)或1，记录输入电压、电流以及输出电压、电流的值，并进行效率计算。试验结果应满足5.4.9的要求。
6.4.9 故障保护
6.4.9.1 直流过压保护
功率变换器直流侧接入电压可调设备，频率为额定输入频率，将直流电压设置为额定直流电压的130%。
6.4.9.2 直流欠压保护
功率变换器直流侧接入电压可调设备，频率为额定输入频率，将直流电压设置为额定直流电压的70%。
6.4.9.3 交流过压保护
功率变换器交流侧接入电压可调设备，频率为额定输入频率，将交流电压设置为额定交流电压的110%。
6.4.9.4 交流欠压保护
功率变换器交流侧接入电压可调设备，频率为额定输入频率，将交流电压设置为额定交流电压的90%。
6.4.9.5 交流过频保护
功率变换器在额定交流输入工况下，实际频率高于105%额定频率，装置应保护示警。
6.4.9.6 交流欠频保护
功率变换器在额定交流输入工况下，实际频率低于95%额定频率，装置应保护示警。
6.4.9.7 急停保护
功率变换器在额定输入工况下，使急停按钮常闭触点信号翻转，应触发急停保护。
6.4.9.8 过载保护
功率变换器在额定输入工况下，调整半导体功率器件电流有效值大于 110%额定电流，持续时间大于 1 min，装置应触发过载保护。
6.4.9.9 短路保护
功率变换器在额定输入工况下，在负载端跨接断路器，人为合闸，装置应短路保护。
6.4.9.10 过温保护
功率变换器在额定负载下运行，连续记录每个零部件或组件的温度测量值，若温度超过设定值，装置应保护告警。
6.5 外观与材料
6.5.1 尺寸
用量具测量功率变换器的外形尺寸。
6.5.2 重量
用衡器测量功率变换器的重量。
6.5.3 颜色
用色卡比对方法检查功率变换器的颜色。
6.5.4 质量及装配
用目视和触摸法检查功率变换器的外观质量和装配，观察应无明显变形、装配应无脱落现象。
6.5.5 材料
检查功率变换器所用材料的材质报告。
7 检验规则
7. 1 检验分类
7.1.1 船用功率变换器的检验分为：
a) 型式检验;
b) 出厂检验。
7.1.2 每台船用功率变换器出厂时均应进行出厂检验，在下列情况下应进行型式试验：
a) 新产品定型或定型产品转厂生产时，产品定型时需完成全部性能及环境试验;
b) 产品设计结构、材料及生产工艺有较大改变，可能影响产品的主要性能时。
7. 2 检验条件
除另有规定外，试验场所应按下述所列的标准大气条件进行所有检验：
a) 温度：-10℃~55℃;
a) 相对湿度：30%～95%;
b) 气压：86 kPa ～106 kPa。
若相对湿度和气压对检测结果没有影响的，可在当地、当时的温度、相对湿度和气压条件下进行检测;当不能在规定的大气条件下进行检测时，可在其他的大气条件下检测;上述情况下，应把实际进行检测的温度、相对湿度和气压等大气条件写入试验报告。
7. 3 检验项目
所有项目应按照表1的检测项目进行检测，均符合要求方可通过，单项不合格允许复检一次。
表 1 检验项目表
8 标志、包装、运输和贮存
8. 1 标志要求
8.1.1 应符合 GB/T 13306-2011 的要求，在外壳显著位置标注有下列内容的铜质或不锈钢铭牌：
a) 制造厂名称和(或)商标;
b) 产品型号、名称;
c) 额定输入电压(V)和频率(Hz);
d) 额定输出电压(V)和电流(A);
e) 防护等级;
f) 重量;
g) 制造日期、出厂编号。
8.1.2 危险区域贴红色警示标识(如“高压危险”“禁止带电操作”)。
8. 2 包装规范
8.2.1 功率变换器在出厂前应予以包装。
a) 内包装：防潮防震泡沫(阻燃等级 UL94 V-0)，关键部件单独固定;
b) 外包装：钢木复合箱(厚度≥10 mm)，底部设置叉车槽;
c) 运输固定：集装箱内采用尼龙绑带(抗拉强度≥5 kN)固定，避免滑动;
d) 干燥剂：包装箱内放置硅胶干燥剂。
8.2.2 随机文件应包括：
a) 装箱文件资料清单;
b) 总图;
c) 原理图;
d) 安装图;
e) 内部和外部接线图及芯线表;
f) 技术说明书;
g) 使用说明书;
h) 维修说明书;
i) 安全性手册;
j) 产品合格证。
8. 3 运输与贮存
8.3.1 公路运输应限速 80 km/h(一级公路)、40 km/h(三级公路)。
8.3.2 海运的集装箱绑扎符合《货物积载与系固安全操作规则》相关要求。
8.3.3 经过包装的变流器在运输和贮存过程中应防止受到风雨侵袭。
8.3.4 产品应放置在没有腐蚀性气体、通风干燥的仓库中，长期贮存时需定期检查通风孔，防止凝露现象。
评论