一种深海大功率供电系统技术方案

本发明专利技术涉及海底观测网技术领域，具体涉及一种深海大功率供电系统。本发明专利技术的深海大功率供电系统包括：中压转换电源和水下储能电源；其中，所述中压转换电源，与供电海缆连接，用于将供电海缆传输的高压直流电转化为中压直流电，进而为水下小功率负载供电，并给水下储能电源充电；所述水下储能电源，用于为水下大功率负载供电，用于实现大功率负载与中压转换电源之间的电气隔离，还用于在中压转换电源断电时进行水下不间断供电。本发明专利技术可实现大功率高可靠的水下供电系统，提高水下供电系统的稳定性和功率输出能力，减小了供电系统输电损耗，同时能够保证主干网断电期间为观测设备持续供电。供电。供电。

【技术实现步骤摘要】
一种深海大功率供电系统


[0001]本专利技术涉及海底观测网
，具体涉及一种深海大功率供电系统。

技术介绍

[0002]海洋科学研究正经历由海面短暂观测到海底内部长期连续观测的变化。海底观测网是一种利用海底远程通信技术的新型海洋观测方式，通过海缆、中继器、分支器、主节点、接驳节点等设备向上连接岸基供电、通信设备，向下连接各种海底观测设备，通过对海底观测设备的连续高功率供电、高精度时间同步和观测数据的实时在线获取，实现了对海洋的长期、连续、实时立体观测，这将从根本上改变人类对海洋的认识。
[0003]随着海底观测网规模的扩大和供电功率需求的增大，对水下功率变换器的耐压，体积，散热等提出了更大的挑战，要求整个水下供电系统具有极高的可靠性。其中，大功率负载产生的功率波动将对系统的动态性能产生明显的影响，尤其是常见的脉冲式大功率负载，瞬时功率大，甚至超过中压转换电源的最大供电能力，因此容易导致供电系统电压电流发散振荡，进而导致整个供电网络崩溃，严重影响系统的稳定性。长距离海底观测网必须抑制水下变换器大功率负载变化对水下供电网络的波动影响。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深海大功率供电系统，其特征在于，所述供电系统包括：中压转换电源和水下储能电源；其中，所述中压转换电源，与供电海缆连接，用于将供电海缆传输的高压直流电转化为中压直流电，进而为水下小功率负载供电，并给水下储能电源充电；所述水下储能电源，用于为水下大功率负载供电，用于实现大功率负载与中压转换电源之间的电气隔离，还用于在中压转换电源断电时进行水下不间断供电。2.根据权利要求1所述的深海大功率供电系统，其特征在于，所述中压转换电源，采用恒压输出、恒功率工作模式，并通过隔离型功率变换拓扑结构将供电海缆传输的高压直流电转化为中压直流电。3.根据权利要求1所述的深海大功率供电系统，其特征在于，所述水下储能电源包括：间歇式供电水下储能电源和连续式供电水下储能电源；其中，所述间歇式供电水下储能电源，包括第一供电模块，用于间歇式为水下大功率负载供电；所述第一供电模块的充、放电过程分别独立进行；所述连续式供电水下储能电源，包括：第二供电模块和第三供电模块，用于连续式为水下大功率负载供电；所述第二供电模块的充、放电过程分别独立进行，所述第三供电模块的充、放电过程分别独立进行；所述第二供电模块和所述第三供电模块按照设定顺序交替进行充放电。4.根据权利要求3所述的深海大功率供电系统，其特征在于，所述第一供电模块，包括：第一电池组单元、第一电池组管理单元和第一充放电单元；所述第二供电模块，包括：第二电池组单元、第二电池组管理单元和第二充放电单元；所述第三供电模块，包括：第三电池组单元、第三电池组管理单元和第三充放电单元；其中，所述第一电池组单元、第二电池组单元和第三电池组单元均采用高压电池组；所述电池组包括多个串联的模组；所述模组内包括多节电芯；所述第一电池组管理单元、第二电池组管理单元和第三电池组管理单元，均包括多个分布式电池组管理子单元和BMS主板；其中，每个电池组管理子单元独立控制一个模组，并将对应模组的状态信息汇总到BMS主板；所述BMS主板，用于根据汇总的各个模组的状态信息对电池组进行总体控制；所述第一充放电单元、第二充放电单元和第三充放电单元，均包括电池组充电DC/DC转换器、电池组放电DC/DC转换器和管理系统辅助电源；其中，电池组充电DC/DC转换器的输出功率为小功率，电池组放电DC/DC转换器的输出功率为高压大功率；所述电池组放电DC/DC转换器的输出功率根据负载功率需求设计，当负载支持高压宽范围输入时，所述第一充放电单元、第二充放电单元或第三充放电单元只配置电池组充电DC/DC转换器，负载直接连接高压电池组的输出；所述第一充放电单元、第二充放电单元和第三充放电单元的充、放电过程在某时刻均只进行其中一个，且充、放电过程采用互锁设计。5.根据权利要求4所述的深海大功率供电系统，其特征在于，所述电池组管理子单元，
用于实时监测模组状态信息，并根据状态生成报警信息，并根据报警信息控制充放电继电器，及时隔离故障；还用于控制电池组的设定阈值；模组状态信息包括：模组内每节电芯的电压、电量、温度和充放电循环次数；报警信息包括：过压、欠压和过温压差过大；电池组的设定阈值包括：放电深度和充放电功率。6.根据权利要求4所述的深海大功率供电系统，其特征在于，所述第一供电模块还包括第一充放电继电器组；所述第一充放电继电器组，设置第一充放电单元的端口，包括：继电器KA11、KA12和KA13，用于控制第一供电模块的充、放电过程分别独立进行；所述控制第一供电模块的充、放电过程分别独立进行，具体包括：第一电池组单元充电时，闭合继电器KA12和KA13，通过电池组充电DC/DC转换器为电池组充电；此时，继电器KA11被互锁，无法放电；第一电池组单元充电结束后，打开继电器KA12和KA13，进入待机状态；第一电池组单元放电时闭合继电器KA11和KA13，通过电池组放电DC/DC转换器为大功率负载供电，此时继电器KA12被互锁，无法充电；所述为间歇性负载供电，具体包括：接入间歇性负载前水下储能电源充电到满电状态，继电器KA11、KA12和KA13均处于关闭状态；接入间歇性负载后，关闭充电继电器KA12，打开继电器KA11,KA13为负载供电，间歇性负载工作,此时KA12被互锁，无法充电；当间歇性负载工作完成后或电池组容量达到放电下限后，电池组关闭放电继电器KA11，打开充电继电器KA12，连接充电DC/DC为第一电池组单元充电，此时KA11被互锁，无法放电；充电完成后，关闭继电器KA12和KA13；根据间歇性负载需求打开放电继电器KA11和KA13为负载供电，当工作完成后或电池组容量达到放电下限后，重复上述步骤，实现为间歇性负载供电。7.根据权利要求4所述的深海大功率供电系统，其特征在于，所述第二供电模块还包括第二充放电继电器组，用于控制第二供电模块的充、放电过程分别独立进行；所述第三供电模块还包括第三充放电继电器组，用于控制第三供电模块的充、放电过程分别独立进行；所述第二供电模块和第三供电模块按照设定顺序交替进行充放电；所述第二充放电继电器组，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿智，郭永刚，王肃静，石璞，曲赫，袁一钦，张飞，张元凯，常永国，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：