CN217362911U - 深海变换器 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种深海变换器，涉及海底网络供配电的技术领域，包括高压转中压模块、电源板和控制板；所述高压转中压模块主要由多个DC/DC模块级联形成，并被配置为至少两路中压输出；所述电源板包括中压转低压模块，所述中压转低压模块的一端与所有的中压输出均连接，另一端与所述控制板连接；所述控制板包括一均流电路，所述均流电路的第一端与所有路中压输出均相连，第二端与任意一路中压输出相连，第三端与各个所述DC/DC模块均相连。除为水下设备提供中压直流电之外，本申请还通过中压转低压为控制板供电使得控制板持续稳定的运行，并借用控制板中的均流电压保障高压转中压模块输入输出的动态稳定性，提高了可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及海底网络供配电的技术领域，特别涉及一种深海变换器。
背景技术
海底观测网络通过水下连接的各个海底观测设备来实现对海洋水体、海底环境和资源等进行实时、长期、持续地监测。一般来说，海底观测设备包括海底接驳盒、末端观测设备、传感设备等，其中，海底接驳盒的核心组成部分深海电源将主干通信网络的高压直流电转换为综合控制仓所需的中压直流电，以满足海底观测网的供电分配和高压直流电源仓的设计。
在实际应用中，工业用电经过变压整流之后，通过海缆送到海底后并不能直接与设备相连接，还需要将其降压后再进行电压分配给其他的用电设备。而在实际情况中，除了高压转低压供电外，也还存在中压的用电需求。如何实现将高压直流降压为中压直流电且稳定转换仍函待解决。
发明内容
本申请实施例提供一种深海变换器，以解决相关技术中在高压直流降压为中压直流电时的转换不稳定的技术问题。
本申请实施例提供了一种深海变换器，包括高压转中压模块、电源板和控制板；
所述高压转中压模块主要由多个DC/DC模块级联形成，并被配置为至少两路中压输出；
所述电源板包括中压转低压模块，所述中压转低压模块的一端与所有的中压输出均连接，另一端与所述控制板连接；
所述控制板包括一均流电路，所述均流电路的第一端与所有路中压输出均相连，第二端与任意一路中压输出相连，第三端与各个所述 DC/DC模块均相连。
一些实施例中，所述高压转中压模块包括至少两串联的DC/DC模块组，所述DC/DC模块组均被配置为输出一路中压直流电；同时，
所述DC/DC模块组包含一个或多个串联的所述DC/DC模块。
一些实施例中，各个所述DC/DC模块组中的DC/DC模块组成相同。
一些实施例中，所述高压转中压模块包括四个串联的DC/DC模块组，各个所述DC/DC模块组均包含八个串联的所述DC/DC模块。
一些实施例中，所述均流电路包括：
PWM比较器，其一个输出端与任意一个中压输出相连，另一个输入端与所有的中压输出并接形成的均流母线相连，输出端连接至各个所述DC/DC模块。
一些实施例中，所述PWM比较器的包括LM324。
一些实施例中，所有的中压输出还各串接一相同的电阻后并接形成所述均流母线。
一些实施例中，所述DC/DC模块包括双管正激拓扑结构；或者
所述DC/DC模块的输入侧和输出侧各自设有相应的滤波模块；或者，
所述DC/DC模块包括依次连接变换模块和变压器，且所述变压器的压比为一。
一些实施例中，所述电源板还包括：
高压转低压模块，其输出端与所述中压转低压模块的输出端连接，输入端被配置为接收高压直流电。
一些实施例中，所述高压转低压模块和/或所述中压转低压模块分别通过二极管连于所述控制板。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：除为水下设备提供中压直流电之外，还通过中压转低压为控制板供电使得控制板持续稳定的运行，并借用控制板中的均流电流保障高压转中压模块输入输出的动态稳定性，提高了深海变换器的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种深海变换器的结构示意图；
图2为高压转中压模块的结构示意图；
图3为所有中压输出通过电阻并接形成均流母线的示意图；
图4为DC/DC模块的结构示意图；
图5为均流电路的电路图；
图中：1、高压转中压模块；2、中压转低压模块；3、高压转低压模块。
本申请目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
附图中所示的流程图仅是示例说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解、组合或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
本申请实施例提供了一种深海变换器，其除为水下设备提供中压直流电之外，还能通过中压转低压为控制板供电使得控制板持续稳定的运行，并借用控制板中的均流电流保障高压转中压模块输入输出的动态稳定性，提高了深海变换器的可靠性。
下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本申请实施例提供一种深海变换器，包括高压转中压模块1、电源板和控制板；
所述高压转中压模块1主要由多个DC/DC模块级联形成，并被配置为至少两路中压输出；
所述电源板包括中压转低压模块2，所述中压转低压模块2的一端与所有的中压输出均连接，另一端与所述控制板连接；
所述控制板包括一均流电路，所述均流电路的第一端与所有路中压输出均相连，第二端与任意一路中压输出相连，第三端与各个所述 DC/DC模块均相连。
在本实施例中，高压转中压模块1的输入端与海缆高压直流电连接，在经过高压转中压模块1中级联的各个DC/DC模块变压后输出至少两路中压直流电以为不同的水下设备供电，同时，输出的各路中压直流电还均通过电源板上的中压转低压模块2为控制板供电，在本实施例中中压转低压模块2也就是LV1；为了保证深海变换器的可靠性，还在控制板中设置一均流电路，该均流电路具有两个输入端和一个输出端，一个输入端与所有路中压输出均相连，所述均流电路用以根据获得和各路中压输出的均流电信号和任意一路中压输出相连以获得任意一路中压输出的电信号来动态控制各个所述DC/DC模块的输入。
作为本申请实施例的一种优选实施例，所述高压转中压模块1包括至少两串联的DC/DC模块组，所述DC/DC模块组均被配置为输出一路中压直流电；同时，
所述DC/DC模块组包含一个或多个串联的所述DC/DC模块。
进一步地，各个所述DC/DC模块组中的DC/DC模块组成相同。
具体地，所述高压转中压模块1包括四个串联的DC/DC模块组，各个所述DC/DC模块组均包含八个串联的所述DC/DC模块。
如图2所示，在本实施例中，以DC/DC模块为基本模块，将32 个DC/DC模块分为4组，每组均定义为一DC/DC模块组，每组主要由8个DC/DC模块串联形成；在DC/DC模块的输出电压为47V时，单个DC/DC模块组的输出电压为375V。那么，海缆上的-10KV高压直流电进入深海变换器后将分压为4路2500V高压直流电进入4个 DC/DC模块组，其中，单个DC/DC模块的输入电压为312V，输出电压为47V，8个DC/DC模块串联形成的DC/DC模块组输出375V电压，即得到4路375V电压输出，也就是图1中的功率输出1～4。
本申请实施例提供的深海变换器能够将海缆的高压直流电转换为直流中压375V，再将其分配给具有中压供电需求的不同水下设备，解决了水下各种观测设备供电的难题。
以及，电源板上的中压转低压模块2将各级联的DC/DC模块输出的中压375V电压转换为低压48V电压，以为控制板供电。
优选地，所述均流电路包括：
PWM比较器，其一个输出端与任意一个中压输出相连，另一个输入端与所有的中压输出并接形成的均流母线相连，输出端连接至各个所述DC/DC模块。
具体地，所述PWM比较器的包括LM324。
进一步地，所有的中压输出还各串接一相同的电阻后并接形成所述均流母线。
在本实施例中，将四个DC/DC模块组的各个输出端分别通过一个电阻接到一起就能够得到所有DC/DC模块组输出电压的平均值，即如图3所示的A点所在的线路我们定义为均流母线。采用LM324构建 PWM比较器即可实现均流。如图5所示，其为一个常规的具体的均流电路图，其中，V1代表一个DC/DC模块组输出的电压信号，在本实施例中也就是八个DC/DC模块串联输出的375V电压，其通过一个1K 的电阻引到均流母线上。
当DC/DC模块组单独工作时，均流母线悬空，运放输入是高阻态，此时DC/DC模块组的一路输出的电压VI与均流母线上的是一致的，也就是DC/DC模块组的电压与均流母线电流没有偏差，整个均流电路输出电压(N104的1脚)为0V。
当各个DC/DC模块组并联工作的时候，如果DC/DC模块组输出电压小于平均电压，即VI电压小于均流母线电压，则经过差分放大及后级放大后，在1脚可以得到一个V1与均流母线电压误差90倍放大后的正电压，也就抬高了Vref的电压值，从而提高DC/DC模块组输出电压，增加DC/DC模块组的输出电压。如果DC/DC模块组输出电压大于平均电压，则输出一个低的电压，降低基准，从而调低DC/DC模块组的输出电压。该均流方式既可以调低电压大的DC/DC模块组的输出电压，也可以调高电压小的DC/DC模块组的输出电压，也就是说电压是双向跳动的。
在本实施例中，采用PWM比较器电路控制DC/DC模块的输入输出，平均电压能够高度精确地跟踪电流编程信号，不需要斜坡补偿，调试好的电路抗噪声性能优越，适合于任何电路拓扑对输入或输出电压的控制，易于实现均流。
优选地，所述DC/DC模块包括双管正激拓扑结构；或者
所述DC/DC模块的输入侧和输出侧各自设有相应的滤波模块；或者，
所述DC/DC模块包括依次连接变换模块和变压器，且所述变压器的压比为一。
在本实施例中，单个的DC/DC模块都采用双管正激拓扑结构，变换模块进行电压的改变，变压器的设计使得输入、输出的隔离电压达到12kV以上；同时，相较于常规的DC/DC模块而言，DC/DC模块的输入端增加了输入滤波模块，输出端增加了输出滤波模块，用来隔离谐波，使得输入的电流电压保持稳定。
进一步地，所述电源板还包括：
高压转低压模块3，其输出端与所述中压转低压模块2的输出端连接，输入端被配置为接收高压直流电。
在本实施例中，电源板包括高压转低压模块3和中压转低压模块 2，海缆高压直流电与高压转低压模块3的输入端相连，在本实施例中，高压转低压模块3也就是图示的LV0，还与高压转中压模块1的输入端相连；以及，控制板除了由高压转低压模块3LV0直接供电外，还由高压转中压模块1通过中压转低压模块2供电，具体来说就是高压转中压模块1输出的中压直流电再由中压转低压模块2转换为48V的直流电。
具体地，所述高压转低压模块3和/或所述中压转低压模块2分别通过二极管连于所述控制板。
在本实施例中，在高压转低压模块3和中压转低压模块2的输出端上还分别串联一个二极管后再接控制板，避免电源倒灌保证深海变换器的安全性。
可见，本实施例的电源板提供了两条供电线路，一条为高压转48V，将输入深海变换器的高压1000kV转换为低压48V，再通过二极管接入控制板来为深海变换器的控制板供电；另一条为中压转低压48V，将各个DC/DC模块组输出的中压375V电压转换为低压48V，再通过相应的二极管并接到高压转低压48V的供电线路上，解决了控制板的供电问题。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种深海变换器，其特征在于，包括高压转中压模块(1)、电源板和控制板；
所述高压转中压模块(1)主要由多个DC/DC模块级联形成，并被配置为至少两路中压输出；
所述电源板包括中压转低压模块(2)，所述中压转低压模块(2)的一端与所有的中压输出均连接，另一端与所述控制板连接；
所述控制板包括一均流电路，所述均流电路的第一端与所有路中压输出均相连，第二端与任意一路中压输出相连，第三端与各个所述DC/DC模块均相连。
2.如权利要求1所述的深海变换器，其特征在于：
所述高压转中压模块(1)包括至少两串联的DC/DC模块组，所述DC/DC模块组均被配置为输出一路中压直流电；同时，
所述DC/DC模块组包含一个或多个串联的所述DC/DC模块。
3.如权利要求2所述的深海变换器，其特征在于：
各个所述DC/DC模块组中的DC/DC模块组成相同。
4.如权利要求2所述的深海变换器，其特征在于：
所述高压转中压模块(1)包括四个串联的DC/DC模块组，各个所述DC/DC模块组均包含八个串联的所述DC/DC模块。
5.如权利要求3所述的深海变换器，其特征在于，所述均流电路包括：
PWM比较器，其一个输出端与任意一个中压输出相连，另一个输入端与所有的中压输出并接形成的均流母线相连，输出端连接至各个所述DC/DC模块。
6.如权利要求5所述的深海变换器，其特征在于：
所述PWM比较器的包括LM324。
7.如权利要求5所述的深海变换器，其特征在于：
所有的中压输出还各串接一相同的电阻后并接形成所述均流母线。
8.如权利要求1所述的深海变换器，其特征在于：
所述DC/DC模块包括双管正激拓扑结构；或者
所述DC/DC模块的输入侧和输出侧各自设有相应的滤波模块；或者，
所述DC/DC模块包括依次连接变换模块和变压器，且所述变压器的压比为一。
9.如权利要求1所述的深海变换器，其特征在于，所述电源板还包括：
高压转低压模块(3)，其输出端与所述中压转低压模块(2)的输出端连接，输入端被配置为接收高压直流电。
10.如权利要求9所述的深海变换器，其特征在于：
所述高压转低压模块(3)和/或所述中压转低压模块(2)分别通过二极管连于所述控制板。
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