基于高压直流变换技术的海底观测网多模块电源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于高压直流变换技术的海底观测网多模块电源系统，包括高压自启动电源、主辅助电源和多个水下电源模块；水下电源模块包括高压隔离采样模块、主功率电压转换模块和水下电源控制器模块；高压自启动电源的输入端电连接海底电缆的电压输入端，高压自启动电源的输出端与主辅助电源的输出端并联构成电压母线；电压母线分别与每个水下电源模块的水下电源控制器模块和主功率电压转换模块的内部辅助电源电连接；各个水下电源模块的输入端用于串联后电连接海底电缆的电压输入端。本发明专利技术的技术方案旨在于电源系统设置多个主控制器，避免设置一个主控制器的情况下，当主控制器出现故障时上位机将无法监控当前电源系统的问题。系统的问题。系统的问题。

【技术实现步骤摘要】
基于高压直流变换技术的海底观测网多模块电源系统


[0001]本专利技术涉及电源系统
，尤其涉及一种基于高压直流变换技术的海底观测网多模块电源系统。

技术介绍

[0002]目前，海洋资源有着巨大的开发潜力和研究价值，是具有战略意义的新兴领域。相关海底用电设备的探测时间要求越来越长，功耗也越来越大。因此只有通过海底观测网的高压直流供电网络持续供电，才能实现大量海底用电设备长期稳定运行的要求。水下高压直流变换电源作为海底观测网中的高压直流变换装置，将岸基高压电源输出的数千伏高压直流电变换为数百伏的中压直流电，为相关海底用电设备提供持续的恒压供电。
[0003]现有的海底观测网高压直流变换装置中，内部的各模块供电系统以及单个主功率电压转换模块与其自身的单模块控制器并没有实现完全的电气隔离，因此只能采用一个主控制器通过光纤隔离传输以监控多个单模块控制器，随着主功率电压转换模块的增多将造成监控响应速率下降，当主控制器出现故障时，上位机将无法监控当前电源系统。因此提高海底观测网多模块电源系统的实时响应速度、可靠性和冗余性具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种基于高压直流变换技术的海底观测网多模块电源系统，旨在避免设置一个主控制器的情况下，当主控制器出现故障时上位机将无法监控当前电源系统的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供的基于高压直流变换技术的海底观测网多模块电源系统包括高压自启动电源、主辅助电源和多个水下电源模块；每个所述水下电源模块分别包括高压隔离采样模块、主功率电压转换模块和水下电源控制器模块；所述水下电源控制器模块包括模块控制器和总控制器；所述主功率电压转换模块与所述水下电源控制器模块电连接；
[0006]所述高压自启动电源的输入端电连接海底电缆的电压输入端，所述高压自启动电源的输出端与所述主辅助电源的输出端并联构成电压母线；
[0007]所述电压母线分别与每个所述水下电源模块的所述水下电源控制器模块和所述主功率电压转换模块的内部辅助电源电连接；
[0008]各个所述水下电源模块的输入端用于串联后电连接所述海底电缆的电压输入端，所述主功率电压转换模块用于将所述电压输入端的输入电压降压为水下负载所需的恒压输出电压，各所述主功率电压转换模块并联构成恒压输出母线，用于为水下负载和所述主辅助电源供电；
[0009]所述高压隔离采样模块的一端电连接所述主功率电压转换模块的输入端，用以高隔离采样输入电压；所述高压隔离采样模块的另一端与所述模块控制器电连接。
[0010]优选地，所述水下电源模块还包括投切电路和投切电源；
[0011]所述电压母线还与每个所述水下电源模块的所述投切电源电连接；
[0012]所述投切电源的输出端电连接所述投切电路，用于为投切电路提供电压；各个所述水下电源模块分别通过内部设置的所述投切电路的输入端串联后连接所述海底电缆的电压输入端；
[0013]所述投切电路分别与所述水下电源控制器模块和所述主功率电压转换模块电连接，用于提高所述海底观测网多模块电源系统的冗余性，以及用于所述水下电源模块中的故障模块切出。
[0014]优选地，所述主功率电压转换模块包括DC/DC模块和信号调制隔离驱动模块；
[0015]所述信号调制隔离驱动模块和所述DC/DC模块电连接，用于接收所述DC/DC模块的各电气传感参数，所述信号调制隔离驱动模块还与所述水下电源控制器模块电连接，用于对所述DC/DC模块进行输入均压和输出恒压调制，通过隔离驱动实现所述主功率电压转换模块与所述水下电源控制器模块的高压电气隔离；
[0016]所述DC/DC模块的输入端连接所述投切电路，所述DC/DC模块用于将所述电压输入端的输入电压降压为水下负载所需的恒压输出电压，各所述DC/DC模块并联构成恒压输出母线，用于为所述水下负载和所述主辅助电源供电。
[0017]优选地，所述高压隔离采样模块电连接所述DC/DC模块的输入端，用以高隔离采样输入电压。
[0018]优选地，所述模块控制器与所述信号调制隔离驱动模块电连接，用于实时采集对应的所述DC/DC模块中的电气传感参数和环境传感参数，并将所采集的所述电气传感参数和所述环境传感参数通过内部总线传输至所述总控制器，以通过所述总控制器监控所述主功率电压转换模块的运行状态。
[0019]优选地，所述电气传感参数包括所述DC/DC模块分别对应的输入电压、输出电压、输入电流和输出电流，所述环境传感参数包括环境温度、油压和所述DC/DC模块的散热器温度。
[0020]优选地，各所述水下电源控制器模块的所述模块控制器之间，分别通过内部CAN总线和硬件总线实现相互通信和应急保护；每一所述水下电源控制器模块中的所述模块控制器与所述总控制器之间通过内部CAN总线相互连接，每一所述水下电源控制器模块的所述总控制器之间通过外部CAN总线相互连接，每一所述水下电源控制器模块的所述总控制器与上位机的交互分别兼容包括CAN、RS485和以太网中的至少两种协议。
[0021]优选地，所述投切电路包括投切信号隔离模块和功率开关管，所述投切电源电连接所述投切信号隔离模块，用于为所述功率开关管的开通或闭合提供电压；所述投切信号隔离模块的一端电连接所述水下电源控制器模块，用于接收所述水下电源控制器模块输出的投切信号，所述投切信号隔离模块的另一端用于根据所述投切信号闭合所述功率开关管以切出对应的所述主功率电压转换模块，或根据所述投切信号断开所述功率开关管以投入对应的所述主功率电压转换模块。
[0022]优选地，所述主辅助电源的输入端连接375VDC或600VDC输出电压母线，所述电压输入端提供的输入电压为
‑
10KV，所述电压母线为24VDC电压母线。
[0023]本专利技术的技术方案中，高压隔离采样模块将采样的相关电信号(例如电压、电流等)通过模数转换转化成数字信号传输至模块控制器，本专利技术充分考虑到海底电缆的电压
输入端的输入高压(可以为
‑
10KV)对整个电源系统带来的影响，设计了高压隔离采样模块，保证整个电源系统原副边高耐压等级的电气隔离，使得模块控制器和总控制器之间不需要通过高隔离器件(例如光纤)进行通信，通过常规的通信器(例如采用普通的数据线)就能实现交互，因此可以给每个水下电源模块都配备一个总控制器，既提高了系统响应速度，也提高了整个控制系统的可靠性和冗余性。
附图说明
[0024]图1为专利技术的海底观测网多模块电源系统一实施例的整体电路结构示意图；
[0025]图2为本专利技术一实施例中投切电路内外电路连接示意图；
[0026]图3为本专利技术一实施例中主功率电压转换模块的DC/DC模块示意图；
[0027]图4为本专利技术一实施例中各个水下电源控制器模块的内外联系连接示意图。
[0028]本专利技术目的实现、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...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于高压直流变换技术的海底观测网多模块电源系统，其特征在于，包括高压自启动电源、主辅助电源和多个水下电源模块；每个所述水下电源模块分别包括高压隔离采样模块、主功率电压转换模块和水下电源控制器模块；所述水下电源控制器模块包括模块控制器和总控制器；所述主功率电压转换模块与所述水下电源控制器模块电连接；所述高压自启动电源的输入端电连接海底电缆的电压输入端，所述高压自启动电源的输出端与所述主辅助电源的输出端并联构成电压母线；所述电压母线分别与每个所述水下电源模块的所述水下电源控制器模块和所述主功率电压转换模块的内部辅助电源电连接；各个所述水下电源模块的输入端用于串联后电连接所述海底电缆的电压输入端，所述主功率电压转换模块用于将所述电压输入端的输入电压降压为水下负载所需的恒压输出电压，各所述主功率电压转换模块并联构成恒压输出母线，用于为水下负载和所述主辅助电源供电；所述高压隔离采样模块的一端电连接所述主功率电压转换模块的输入端，用以高隔离采样输入电压；所述高压隔离采样模块的另一端与所述模块控制器电连接。2.根据权利要求1所述的基于高压直流变换技术的海底观测网多模块电源系统，其特征在于，所述水下电源模块还包括投切电路和投切电源；所述电压母线还与每个所述水下电源模块的所述投切电源电连接；所述投切电源的输出端电连接所述投切电路，用于为投切电路提供电压；各个所述水下电源模块分别通过内部设置的所述投切电路的输入端串联后连接所述海底电缆的电压输入端；所述投切电路分别与所述水下电源控制器模块和所述主功率电压转换模块电连接，用于提高所述海底观测网多模块电源系统的冗余性，以及用于所述水下电源模块中的故障模块切出。3.根据权利要求2所述的基于高压直流变换技术的海底观测网多模块电源系统，其特征在于，所述主功率电压转换模块包括DC/DC模块和信号调制隔离驱动模块；所述信号调制隔离驱动模块和所述DC/DC模块电连接，用于接收所述DC/DC模块的各电气传感参数，所述信号调制隔离驱动模块还与所述水下电源控制器模块电连接，用于对所述DC/DC模块进行输入均压和输出恒压调制，通过隔离驱动实现所述主功率电压转换模块与所述水下电源控制器模块的高压电气隔离；所述DC/DC模块的输入端连接所述投切电路，所述DC/DC模块用于将所述电压输入端的输入电压降压为水下负载所需的恒压输出电压，各所述DC/DC模块并联构成恒压输出母线，用于为所述水...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁勇，戴瑜兴，赵振兴，漆俊，胡波，张秀卫，徐刚，徐毛邓，
申请(专利权)人：湖南北顺源智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：