[发明专利]一种基于可调占空比功率平衡器的海底观测网恒流供电系统

说明书

技术领域

本发明属于海洋探测领域，具体涉及一种基于可调占空比功率平衡器的海底观测网恒流供电系统。

背景技术

海底观测网直流供电可以分成恒压供电和恒流供电两种方式。直流恒压供电方式具有供电能力强、能量利用率高、节点扩展方便等优点，在缆系海底观测网的供电系统中得到最广泛的应用。但是，直流恒压供电方式存在着明显的缺点：

(1)恒压供电系统抵抗供电缆短路故障能力差，当供电缆出现短路故障，会导致整个观测系统因供电系统崩溃而无法正常工作。

(2)供电缆遭遇短路故障后，直流恒压供电系统海缆故障点通常需采用脉冲电流法或声测法，并利用智能脉冲反射仪、海缆探测发信及接收仪等设备在岸基站和维修船相互配合检测定位，定位方法复杂且不可靠，这大大提升了恒压供电系统的维修成本。

直流恒流供电方式虽然在扩展性能、电能输送能力以及电能转换效率上不如直流恒压供电方式。然而，直流恒流供电方式却由于其自身的特点而具有直流恒压供电方式所不具备的优点：

(1)具有较高的可靠性和更好的鲁棒性。

(2)由于传输主干缆与海水是隔离的，当传输缆出现短路故障后，很容易定位故障点，便于海底观测网的后期故障维护。

(3)水下中继器里的电力电路结构简单，且容易与海水地进行隔离。

因此，在对电能输送能力要求不高同时对网络的可靠性和鲁棒性要求很高的海底观测网应用中，采用直流恒流供电是更合理的选择。

发明内容

为解决传统恒流供电系统输电方式不稳定问题，本发明提出了一种基于可调占空比功率平衡器的海底观测网恒流供电系统，该系统能够将电缆上的直流恒流电变换为恒压电输出，为海底的用电器提供稳定的电压。

本发明的技术方案为：

一种基于可调占空比功率平衡器的海底观测网恒流供电系统，包括：

恒流电源；

负载；

控制所述恒流电源的DC/DC转换器；

并联于所述DC/DC转换器输出端的多路功率平衡器；以及，

与所述功率平衡器相连，用于控制所述功率平衡器通/断的采样控制器。

所述采样控制器将采集到的输出电压与基准电压进行比较，产生一定占空比的脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，PWM)波，控制功所述率平衡器的通入或断开，进而调节所述功率平衡器消耗功率的大小，实现不同负载接入或切出恒流供电系统时，整个海底观测网恒流供电系统输出电压维持在一个固定值。

所述DC/DC转换器是一种开环的开关电源，主副线圈匝数比N₁：N₂，实现对恒流电源的控制。

作为优选，所述每路功率平衡器包括：串联接入到所述DC/DC转换器输出端的功率电阻与功率开关管。

作为优选，所述每路功率平衡器包括：功率电阻与场效应管；其中，所述场效应管的源极与地相连，栅极与所述采样控制器相连，漏极与所述功率电阻的第一端相连；所述功率电阻的第二端与所述DC/DC转换器输出端相连。应用时，采样控制器产生的一定占空比的PWM波控制场效应管的开关时间，进而调节功率平衡器消耗功率的大小。

进一步地，所述场效应管为金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)。所述MOSFET的栅极端阻抗为无限大(等效于开路)，在理论上不会有电流从MOSFET的栅极端流向电路里的接地点，而是完全由电压控制栅极的形式，这使得MOSFET更省电，更易于驱动。

作为优选，本发明基于可调占空比功率平衡器的的海底观测网恒流供电系统，包括：恒流电源、负载、与恒流电源连接的DC/DC转换器、并联于所述DC/DC转换器输出端的多路功率平衡器、以及与所述功率平衡器相连，用于控制所述功率平衡器通/断的采样控制器；其中，功率平衡器由功率电阻与MOSFET组成。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

本发明将功率可调的功率平衡器连接于传统的恒流供电系统中，通过控制功率平衡器，使负载切变时，恒流供电系统依然能够稳定工作，为负载提供需要的恒压。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的海底观测网恒流供电系统的结构示意图；

图2是本发明实施例所提供的功率平衡器的结构示意图。

具体实施方式