一种水下供电系统技术方案

一种水下供电系统，其包括：水面供电装置，其包括水面供电模块和水面控制模块，其中，水面控制模块用于调节水面供电模块所输出的交流电；水下供电装置包括：降压模块，其用于对输电线缆传输来的交流电进行降压处理；水下低压控制供电模块，其用于根据光纤传输来的控制信号生成相应的低压电，以用于为水下低压用电设备供电。本系统不会给系统带来不平衡负荷，同时也会使得系统具有不受输入电源是否由变频器隔离仍能为控制设备供电、供电品质高以及抗干扰性强的特点，实现了控制电路取电与电机取电共用电源输入，从而减少了水下电机以及相关电路所需要的输入电缆支路。

【技术实现步骤摘要】
一种水下供电系统
本专利技术涉及水下供电
，具体地说，涉及一种水下供电系统。
技术介绍
目前由于水面电源(船电)输出电能质量较差，除一路为水下电机供电线缆外，还需要单独为水下控制系统提供一路独立的单相电源。这路独立的单相单元不仅需要增设水面设备，还会增加电缆数量，为系统引入不平衡负荷。另外，当水下电缆的距离达到几千公里时，由于电机电压一般为3kV，因此水下线缆将存在较大压降，使得用于调节升压变压器抽头的方法无法实时调节电机端电压，较快的波动电压也可能影响电机寿命，并且传输功率因数低。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供了一种水下供电系统，所述系统包括：水面供电装置，其包括水面供电模块和水面控制模块，其中，所述水面控制模块与水面供电模块连接，其用于调节所述水面供电模块所输出的交流电；水下供电装置，其通过光电复合脐带缆与所述水面供电装置连接，用于根据所述光电复合脐带缆传输来的电能为水下电机和水下低压用电设备供电，其中，所述水下供电装置其包括：降压模块，其通过所述光电复合脐带缆中的输电线缆与所述水面供电模块连接，用于对所述输电线缆传输来的交流电进行降压处理；水下低压控制供电模块，其与所述降压模块连接并通过所述光电复合脐带缆中的光纤与所述水面控制模块连接，用于根据所述光纤传输来的控制信号生成相应的低压电，以用于为所述水下低压用电设备供电。根据本专利技术的一个实施例，所述水面供电模块包括：变频器，其与外部电源和所述水面控制模块连接，用于在所述水面控制模块的控制下对所述外部电源提供的第一交流电进行处理，从而得到第二交流电；升压变压器，其与所述变频器连接，用于对所述第二交流电进行升压处理，得到第三交流电。根据本专利技术的一个实施例，所述水面供电模块还包括：第一可控开关，其第一端与所述变频器的输出端口连接，第二端与所述升压变压器的输入端口连接，用于投入或切除所述变频器。根据本专利技术的一个实施例，所述水面供电模块还包括：第二可控开关，其第一端与所述变频器的输入端口连接，第二端与所述升压变压器的输入端口连接，用于在所述变频器非正常投入时导通所述升压变压器与外部电源之间的连接。根据本专利技术的一个实施例，所述水面控制模块包括：第一电流检测单元，其与所述水面供电装置连接，用于检测所述水面供电装置的输出电流，得到第一电流信号；第一电压检测单元，其与所述水面供电装置连接，用于检测所述水面供电装置的输出电压，得到第一电压信号；水面控制器，其与所述第一电流检测单元和第一电压检测单元连接，用于根据所述第一电流信号和/或第一电压信号调节所述水面供电装置的工作状态。根据本专利技术的一个实施例，所述水面控制模块还包括：第一光纤转换器，其输入端与所述水面控制器连接，输出端与所述光电复合脐带缆中的光纤连接。根据本专利技术的一个实施例，所述水下低压控制供电模块：若干整流器，其与所述降压模块连接，用于对所述降压模块传输来的交流电进行整流，得到相应的直流电；电容滤波补偿器，其与所述降压模块连接；水下控制单元，其与所述光电复合脐带缆中的光纤连接，用于根据所述光纤传输来的控制信号控制所述整流器的工作状态。根据本专利技术的一个实施例，所述水下低压控制模块包括多个并联的整流器。根据本专利技术的一个实施例，所述水下低压控制供电模块还包括：开关电源单元，其与所述整流器和水下控制单元，用于对所述整流器提供的电能进行处理，并利用处理得到的电能为所述水下控制单元供电；若干DC/DC电路，各个DC/DC电路的输入端与所述整流器的输出端连接；若干DC/AC电路，各个DC/AC电路的输入端与所述整流器的输出端连接，用于对所述整流器提供的直流电进行直-交转换，得到相应的交流电。根据本专利技术的一个实施例，所述水下低压控制供电模块还包括以下所列项中的至少一项：第二电流检测单元，其用于检测流入所述降压模块输入端的电流，并将得到第二电流信号传输至所述水下控制单元；第二电压检测单元，其用于检测所述降压模块输出端的电压，并将得到第二电压信号传输至所述水下控制单元；以及，第三电压检测单元，其用于检测所述整流器输出端的电压，并将得到的第三电压信号传输至所述水下控制单元；其中，所述水下控制单元配置为根据所述第二电流信号和/或第二电压信号和/或第三电压信号以及所述水面供电装置传输来的整流器无功电流目标值控制各个整流器的运行状态。根据本专利技术的一个实施例，所述水下低压控制供电模块还配置为通过所述光纤将所述第二电流信号和/或第二电压信号和/或第三电压信号传输至所述水面供电装置。本专利技术所提供的水下供电系统利用降压模块对水面供电装置传输来的三相高压交流电进行降压后再经过整流来供直流母线电容以及开关电源、DC/DC直流电源以及可调交流电源为低压设备供电。这种供电方式不会给系统带来不平衡负荷，同时也会使得系统具有不受输入电源是否由变频器隔离仍能为控制设备供电、供电品质高以及抗干扰性强的特点，实现了控制电路取电与电机取电共用电源输入，从而减少了水下电机以及相关电路所需要的输入电缆支路。此外，PWM整流器还具有无功补偿功能，其能够进一步提高水下供电点的电能质量。对于本专利技术所提供的水下供电系统来说，其水下低压控制供电模块能够采用电容滤波补充与PWM整流器共同对水下电机进行无功补偿，这样能够有效降低PWM整流器的工作电流，提高功率因数，同时还能够降低电流电流、电缆压降以及温升，从而提高系统经济性以及电缆寿命。水下PWM整流器能够运行在最优状态，从而提供了整流器以及整个系统的运行效率。此外，本系统利用变频器来启动水下电机并为水下电机供电，其具有启动电流小、供电质量高以及能够隔离输入电源波动的特点。同时，对于本系统来说，水面控制模块能够综合考虑水面、水下系统运行，其能够在变频器成功启动水下电机后水下控制设备未及时取电时进行保护，从而保证了系统运行的安全可靠，并且能够自动稳定远距离水下供电点电压，进而实现高效经济供电。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：图1是根据本专利技术一个实施例的水下供电系统的结构示意图；图2是根据本专利技术一个实施例的水下低压控制供电模块的结构示意图；图3是根据本专利技术一个实施例的整流器的结构示意图；图4是根据本专利技术一个实施例的水下供电系统的工作流程示意图；图5是根据本专利技术一个实施例的整流器的控制原理示意图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此对本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本专利技术实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本专利技术可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，虽然在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水下供电系统，其特征在于，所述系统包括：水面供电装置，其包括水面供电模块和水面控制模块，其中，所述水面控制模块与水面供电模块连接，其用于调节所述水面供电模块所输出的交流电；水下供电装置，其通过光电复合脐带缆与所述水面供电装置连接，用于根据所述光电复合脐带缆传输来的电能为水下电机和水下低压用电设备供电，其中，所述水下供电装置其包括：降压模块，其通过所述光电复合脐带缆中的输电线缆与所述水面供电模块连接，用于对所述输电线缆传输来的交流电进行降压处理；水下低压控制供电模块，其与所述降压模块连接并通过所述光电复合脐带缆中的光纤与所述水面控制模块连接，用于根据所述光纤传输来的控制信号生成相应的低压电，以用于为所述水下低压用电设备供电。

【技术特征摘要】
1.一种水下供电系统，其特征在于，所述系统包括：水面供电装置，其包括水面供电模块和水面控制模块，其中，所述水面控制模块与水面供电模块连接，其用于调节所述水面供电模块所输出的交流电；水下供电装置，其通过光电复合脐带缆与所述水面供电装置连接，用于根据所述光电复合脐带缆传输来的电能为水下电机和水下低压用电设备供电，其中，所述水下供电装置其包括：降压模块，其通过所述光电复合脐带缆中的输电线缆与所述水面供电模块连接，用于对所述输电线缆传输来的交流电进行降压处理；水下低压控制供电模块，其与所述降压模块连接并通过所述光电复合脐带缆中的光纤与所述水面控制模块连接，用于根据所述光纤传输来的控制信号生成相应的低压电，以用于为所述水下低压用电设备供电。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水面供电模块包括：变频器，其与外部电源和所述水面控制模块连接，用于在所述水面控制模块的控制下对所述外部电源提供的第一交流电进行处理，从而得到第二交流电；升压变压器，其与所述变频器连接，用于对所述第二交流电进行升压处理，得到第三交流电。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述水面供电模块还包括：第一可控开关，其第一端与所述变频器的输出端口连接，第二端与所述升压变压器的输入端口连接，用于投入或切除所述变频器。4.如权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述水面供电模块还包括：第二可控开关，其第一端与所述变频器的输入端口连接，第二端与所述升压变压器的输入端口连接，用于在所述变频器非正常投入时导通所述升压变压器与外部电源之间的连接。5.如权利要求1～4中任一项所述的系统，其特征在于，所述水面控制模块包括：第一电流检测单元，其与所述水面供电装置连接，用于检测所述水面供电装置的输出电流，得到第一电流信号；第一电压检测单元，其与所述水面供电装置连接，用于检测所述水面供电装置的输出电压，得到第一电压信号；水面控制器，其与所述第一电流检测单元和第一电压检测单元连接，用于根据所述第一电流信号和/或第一电压信号调节所述水面供电...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡家喜，张定华，涂绍平，罗凌波，朱建波，严允，易伟民，胡斌炜，罗前星，宋俊辉，朱迎谷，胥孜，王鸿飞，李俊，
申请(专利权)人：上海中车艾森迪海洋装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31