[发明专利]一种适用于恒流供电型海底观测网的水下电源

说明书

本发明公开了一种适用于恒流供电型海底观测网的水下电源，包括相互独立的直流变换舱和平衡负载舱；直流变换舱内设置主功率变换电路和恒功率电路，平衡负载内设置平衡负载电路；主功率变换电路输出端与恒功率电路的输入端相连，所述恒功率电路的输出端与平衡负载舱相连；主功率变换电路用于接收岸基站通过海缆提供的电能，将恒流转换为恒压并为科学仪器用电负载供电；恒功率电路用于在科学仪器用电负载发生负载切换时，控制水下电源的恒功率输出；平衡负载电路用于将直流变换舱的冗余电能转换成热能并进行耗散。本发明采用灌封充油和陶瓷垫片实现水下电源输入端口的高共模电压隔离和散热，更加适用于多海底主基站、长距离的大型恒流供电网络。

技术领域

本发明属于海底观测网技术领域，具体涉及一种适用于长距离、多节点恒流供电海底观测网主基站的大功率高压水下电源，特别涉及一种适用于恒流供电型海底观测网的水下电源。

背景技术

海底观测网的高压直流供电网络主要由岸基高压电源(PFE)、海缆、多个海底主基站的水下高压转换电源(以下简称水下电源)三部分组成：岸基高压电源相当于一次变电设备，将市电变换为高压直流电；长距离海缆作为高压直流输电设备将电能传输至海底主基站；水下电源相当于二次变电设备，将高压直流电能转换为科学仪器设备所需的恒压供电。

目前海底观测网络的供电类型分为恒压型和恒流型。恒压供电网络为并联网络，具有扩展性能强、转换效率高等特点，但对于渔业破坏风险高或地质复杂的海域，一旦海缆绝缘层破损或海底主基站短路故障将引发整个系统供电崩溃。恒流供电网络为串联网络，具有抗短路故障能力强、故障定位简单、可靠性高、鲁棒性好等特点，为提高恒流供电网络的电压稳定性，水下电源通常采用恒定功率方式。

在参考文献[1](中国专利：“一种适用于海底恒流供电网络的水下恒流恒压转换装置”，ZL201610089978.9)中，水下电源采用多个数十瓦的模块串联输入转换为数百瓦功率并联输出。对于功耗需求低的专用监测网络水下电源数百瓦功率输出即可满足需求；对于综合型海底观测网络，由于主干海缆长度可达上千公里，连接科学仪器众多，所需水下电源的功率可高达数千瓦。而高功率的水下电源必然面临着高压隔离、可靠性低、散热难等系列问题。

发明内容

本发明的目的在于针对恒流供电型海底观测网络高压大功率的需求，提供了一种耐高压、散热好、高可靠的大功率水下电源。

为实现上述目的，本发明提供了一种适用于恒流供电型海底观测网的水下电源，所述水下电源包括相互独立的直流变换舱和平衡负载舱；其中，所述直流变换舱内设置主功率变换电路和恒功率电路，所述平衡负载内设置平衡负载电路；所述主功率变换电路输出端与恒功率电路的输入端相连，所述恒功率电路的输出端与平衡负载舱相连；所述主功率变换电路用于接收岸基站通过海缆提供的电能，将恒流转换为恒压并为科学仪器用电负载供电；所述恒功率电路用于在科学仪器用电负载发生负载切换时，控制水下电源的恒功率输出；所述平衡负载电路用于将直流变换舱的冗余电能转换成热能并进行耗散。

作为上述装置的一种改进，所述直流变换舱上设置两个输入端口、一个输出端口和一个平衡负载端口；所述两个输入端口分别与电源两端的海缆相连，所述输出端口与科学仪器用电负载相连，所述平衡负载端口与平衡负载舱相连。

作为上述装置的一种改进，所述主功率变换电路输出端口、恒功率电路输入端口与和直流变换舱的输出端口并联。

作为上述装置的一种改进，所述主功率变换电路包含一个主控单元及多个功率单元；多个功率单元之间采用输入串联输出并联的连接方式；每个功率单元包括串联的隔离直流变换电路和采样电路；所述主控单元的一端分别与每个隔离直流变换电路的控制端相连，另一端分别与每个采样电路相连；

所述主控单元由运放电路及控制芯片组成；所述主控单元用于产生PWM开关管信号，控制每个隔离直流变换电路输出恒定电压；