CN206506439U - 基于海底观测网的高压直流电能变换系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于海底观测网的高压直流电能变换系统，包括高压直流变换模块电路和反馈驱动电路，高压变换模块电路的一路输入端连接高压输入，第二路输入端连接反馈驱动电路的输出端，一路输出端连接中压输出，第二路输出端连接反馈驱动电路的输入端。本实用新型具有提高了系统可靠性、降低了系统电路所承受的电压、有利于系统扩展等特点，适用于海底观察网中的高压直流电能变换，适合在海底复杂的环境中使用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于海底观测网的高压直流电能变换系统，适用于海底观察网，为海底科学仪器提供所需的电能。
背景技术
海底观测网是将观测设备放到海底，通过海底光电缆和水下接驳盒为水下科学仪器提供电能、收集信息、从而实现长期连续的观测。
目前，国际上一些研究机构已经研制成了各种功能的水下接驳盒，并已经投入到实际应用中。我国水下接驳技术研究刚起步，水下接驳盒在电能变换和通信等关键技术上，仍然有许多需要解决的问题。电能变换是水下接驳盒的核心，因此研究具有高可靠性、高扩展性、体积小、环境适应能力强的电能变换具有重大的意义。
发明内容
本实用新型的目的是提出一种可靠性高、易扩展的基于海底观测网的高压直流电能变换系统，为水下科学仪器提供长期连续的、稳定的供电。
为了解决所述技术问题，本实用新型采样的技术方案是：基于海底观测网的高压直流电能变换系统，包括用于实现系统电能变换功能的高压直流变换模块以及用于实现系统控制回路功能的反馈驱动模块，高压直流变换模块的第一输入端连接高压输入，高压直流变换模块的第二输入端连接反馈驱动模块的输出端，高压直流变换模块的第一输出端连接中压输出，高压直流变换模块的第二输出端连接反馈驱动模块的输入端；高压直流变换模块包括1个以上的变换模块组，每个变换模块组的输入端依次连接，所有变换模块组的输出端均连接至中压输出，每个变换模块组包括1个以上的相互串联的单变换模块。
本实用新型所述基于海底观测网的高压直流电能变换系统，反馈驱动模块包括输出电压采样电路、参考电压电路、原边电流采样电路、三角波产生电路、时钟电路和PWM产生电路，输出电压采样电路的输出端和参考电压电路的输出端分别连接误差放大电路的两个输入端，误差放大电路的输出端连接PWM产生电路的一个输入端，原边电流采样电路的输出端和三角波产生电路的输出端做乘法后连接PWM产生电路的第二个输入端，时钟电路的一个输出端连接三角波产生电路的输入端，时钟电路第二个输出端连接PWM产生电路的第三个输入端，PWM产生电路的输出端连接至每个单变换模块。
本实用新型所述基于海底观测网的高压直流电能变换系统，单变换模块包括输入滤波电路、单模块原边电流采样电路、逆变电路、驱动电路、变压器、整流电路、单模块输出电压采样电路和输出滤波电路，逆变电路的一个输入端连接输入滤波电路的输出端，第二个输入端连接驱动电路的一个输出端，逆变电路的一个输出端连接单模块原边电流采样电路的输入端，第二个输出端连接变压器的输入端， 变压器的输出端连接整流电路的输入端，整流电路的第二个输入端连接驱动电路的第二个输出端，整流电路的输出端连接输出滤波电路的输入端，输出滤波电路的一个输出端连接输出单模块电压采样电路的输入端，输出滤波电路的第二个输出端连接输出端。
本实用新型所述基于海底观测网的高压直流电能变换系统，高压直流变换模块包括6个变换模块组，每个变换模块组包括8个相互串联的单变换模块。
本实用新型所述基于海底观测网的高压直流电能变换系统，高压直流变换模块的额定输入为-10kVDC，额定输出为375VDC，每个单变换模块的额定输入电压为208VDC，额定输出电压为47V。
本实用新型的有益效果：采用多模块串并联设计，可以降低每个单变换模块所承受的电压；模块化设计可以减少研发周期、节约研发成本；高压直流电能变换系统最大可以承受24个单变换模块同时出现故障，系统可靠性得到大幅提高；模块化设计有利于系统扩展，通过增加或者减少单变换模块，系统可以满足不同的电能变换。
附图说明
图1为高压直流电能变换系统框图；
图2为高压变换模块原理框图；
图3为驱动反馈模块原理框图；
图4为单变换模块原理框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
图1所示为本实用新型的系统框图，从图中可以看出，本实用新型所述基于海底观测网的高压直流电能变换系统包括高压直流变换模块和反馈驱动模块。高压直流变换模块电路的一路输入端连接高压输入，第二路输入端连接反馈驱动模块的输出端，一路输出端连接中压输出，第二路输出端连接反馈驱动模块的输入端。高压直流变换模块主要实现系统主回路电能变换功能，反馈驱动模块主要实现系统控制回路功能，即高压直流变换模块将输入的高压直流电能转换成中压直流电，反馈驱动模块控制高压直流变换模块的工作过程。
图2所示为本实用新型的高压直流变换模块的原理框图，本实施例中，高压直流变换模块由变换模块组A~ F共6个变换模块组组成，6个变换模块组的输入端串联，输出端并联，每个变换模块组由8个单变换模块组成（见虚线框），8个单变换模块的输入端串联，输出端串联。整个高压直流变换模块电路的额定输入为-10kVDC，额定输出为375VDC，每个单变换模块的额定输入电压为208VDC，额定输出电压为47V。
图3所示为驱动反馈模块的原理框图，本实施例中，驱动反馈模块包括输出电压采样电路、参考电压电路、误差放大电路、原边电流采样电路、三角波产生电路、时钟电路、PWM产生电路。输出电压采样电路的输出端和参考电压电路的输出端分别连接误差放大电路的两个输入端，误差放大电路的输出端连接PWM产生电路的一个输入端，原边电流采样电路的输出端和三角波产生电路的输出端做乘法后连接PWM产生电路的第二个输入端，时钟电路的一个输出端连接三角波产生电路的输入端，时钟电路第二个输出端连接PWM产生电路的第三个输入端，PWM产生电路的输出端连接至每个单变换模块。
图4所示为单变换模块原理框图，本实施例中，每个单变换模块包括输入滤波电路、单模块原边电流采样电路、逆变电路、驱动电路、变压器、整流电路、单模块输出电压采样电路、输出滤波电路。逆变电路的一个输入端连接输入滤波电路的输出端，第二个输入端连接驱动电路的一个输出端，逆变电路的一个输出端连接单模块原边电流采样电路的输入端，第二个输出端连接变压器的输入端，变压器的输出端连接整流电路的输入端，整流电路的第二个输入端连接驱动电路的第二个输出端，整流电路的输出端连接输出滤波电路的输入端，输出滤波电路的一个输出端连接输出电压采样电路的输入端，第二个输出端连接47V输出端。
本实用新型所述基于海底观测网的高压直流电能变换系统工作时，高压直流电分别传输至6个变换模块组内的单变换模块，每个单变换模块将输入的直流电进行输入滤波、逆变、变压、整流和输出滤波，然后同一变换模块组的单变换模块的输出电压叠加后输出中压电。同时，单模块原边电流采样电路采集逆变电路的电流并将采集的电流值传输至驱动反馈模块的原边电流采样电路，单模块输出电压采样电路采集输出滤波电路的电压并将采集的电压值传输至反馈模块的输出电压采样电路，采样电压与参考电压经误差放大电路处理后传输至PWM产生电路，采样电流与三角波产生电路的输出端做乘法后连接PWM产生电路的第二个输入端，时钟电路连接PWM的第三个输入端，PWM产生电路根据输入信号产生脉冲调制波形，然后将脉冲调制波形传输至每个单变换模块的驱动电路，控制每个单变化模块的工作过程。
以上描述的仅是本实用新型的基本原理和优选实施例，本领域技术人员根据本实用新型作出的改进和替换，属于本实用新型的保护范围。
Claims (5)
1.基于海底观测网的高压直流电能变换系统，其特征在于：包括用于实现系统电能变换功能的高压直流变换模块以及用于实现系统控制回路功能的反馈驱动模块，高压直流变换模块的第一输入端连接高压输入，高压直流变换模块的第二输入端连接反馈驱动模块的输出端，高压直流变换模块的第一输出端连接中压输出，高压直流变换模块的第二输出端连接反馈驱动模块的输入端；高压直流变换模块包括1个以上的变换模块组，每个变换模块组的输入端依次连接，所有变换模块组的输出端均连接至中压输出，每个变换模块组均包括1个以上的相互串联的单变换模块。
2.根据权利要求1所述的基于海底观测网的高压直流电能变换系统，其特征在于：反馈驱动模块包括输出电压采样电路、参考电压电路、原边电流采样电路、三角波产生电路、时钟电路和PWM产生电路，输出电压采样电路的输出端和参考电压电路的输出端分别连接误差放大电路的两个输入端，误差放大电路的输出端连接PWM产生电路的一个输入端，原边电流采样电路的输出端和三角波产生电路的输出端做乘法后连接PWM产生电路的第二个输入端，时钟电路的一个输出端连接三角波产生电路的输入端，时钟电路第二个输出端连接PWM产生电路的第三个输入端，PWM产生电路的输出端连接至每个单变换模块。
3.根据权利要求1所述的基于海底观测网的高压直流电能变换系统，其特征在于：单变换模块包括输入滤波电路、单模块原边电流采样电路、逆变电路、驱动电路、变压器、整流电路、单模块输出电压采样电路和输出滤波电路，逆变电路的一个输入端连接输入滤波电路的输出端，第二个输入端连接驱动电路的一个输出端，逆变电路的一个输出端连接单模块原边电流采样电路的输入端，第二个输出端连接变压器的输入端， 变压器的输出端连接整流电路的输入端，整流电路的第二个输入端连接驱动电路的第二个输出端，整流电路的输出端连接输出滤波电路的输入端，输出滤波电路的一个输出端连接输出单模块电压采样电路的输入端，输出滤波电路的第二个输出端连接输出端。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于海底观测网的高压直流电能变换系统，其特征在于：高压直流变换模块包括6个变换模块组，每个变换模块组包括8个相互串联的单变换模块。
5.根据权利要求1-3任一项所述的基于海底观测网的高压直流电能变换系统，其特征在于：高压直流变换模块的额定输入为-10kVDC，额定输出为375VDC，每个单变换模块的额定输入电压为208VDC，额定输出电压为47V。
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| CN114063698A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-02-18 | 中航宝胜海洋工程电缆有限公司 | 一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路及方法 |
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2016
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| CN114063698B (zh) * | 2021-10-20 | 2024-01-23 | 中航宝胜海洋工程电缆有限公司 | 一种恒压海底观测网的干线调节、保护电路及方法 |
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