一种基于高压直流输电技术的海底供电系统
阅读：753发布：2020-05-12
专利汇可以提供一种基于高压直流输电技术的海底供电系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种基于 高压直流输电 技术的海底供电系统，涉及海底观测网领域，该系统中陆地供电端为海底用电设备用电时基于高压直流输电技术，这样传输损耗较小，且输送 电流 小，因此可以采用较小线径 电缆 ，节省电缆重量，提高输送电效率；在陆地供电端采用高频斩波技术、高频变压变换和倍压高压技术结合输出高压直流电，变换效率较高，且高频 变压器 体积可以较小；在海洋中可以实现多用电端的供电，因此可以分散扩大用电范围，大范围使用设备。，下面是一种基于高压直流输电技术的海底供电系统专利的具体信息内容。
1.一种基于高压直流输电技术的海底供电系统，其特征在于，所述海底供电系统包括位于陆地上的陆地交流电网、三相整流电路、DC-AC逆变换器、高频变压器和倍压整流电路、连通陆地和海洋的传输电缆，以及位于海洋中的DC-DC降压变换器、DC-DC二次电源和海底用电设备；
所述陆地交流电网的输出端依次连接所述三相整流电路、DC-AC逆变换器、高频变压器和倍压整流电路，所述三相整流电路对所述陆地交流电网输出的交流电进行整流处理为直流电后由所述DC-AC逆变换器处理为高频方波，所述高频变压器对所述高频方波进行升压处理后经所述倍压整流电路处理为高压直流电；所述倍压整流电路的输出端连接所述传输电缆的一端，所述传输电缆的另一端依次连接所述DC-DC降压变换器、DC-DC二次电源和海底用电设备，所述DC-DC降压变换器对所述传输电缆传输的所述高压直流电进行降压处理后经所述DC-DC二次电源再次降压为所述海底用电设备的工作电压后给所述海底用电设备供电。
3.根据权利要求1或2所述的海底供电系统，其特征在于，所述陆地交流电网输出380VAC，所述三相整流电路对380V交流电进行整流处理为510VDC，所述DC-AC逆变换器将510VDC处理为510VAC、20kHz的高频方波，所述高频变压器对所述高频方波进行升压处理为5000VAC，所述倍压整流电路将5000VAC倍压整流为10kVDC的高压直流电。
4.根据权利要求1或2所述的海底供电系统，其特征在于，所述海底供电系统中包括至少两条海底用电链路，每条所述海底用电链路分别包括所述DC-DC降压变换器、DC-DC二次电源和海底用电设备，所述传输电缆的另一端分别连接每条所述海底用电链路中的DC-DC降压变换器。
技术领域
本实用新型涉及海底观测网领域，尤其是一种基于高压直流输电技术的海底供电系统。
背景技术
海底观测网将多个海底观测设备在水下连接，可以实现对海洋水体和海底环境及资源进行实时、长期、持续的监测。海底观测设备主要包括海底接驳盒以及各种末端观测设备和传感设备，这些海底观测设备的供电通常由陆地使用电缆输送，目前陆地与海底观测设备之间的电力输送时，通常是直接输送陆地交流电网输出的380VAC，或者现在陆地端对380VAC进行整流处理为510VDC后输送510VDC，无论采用哪一种方法，电能传输损耗都较大，而且输送电流较高因此需要采用较大线径的电缆，输送电的效率较低。
实用新型内容
本实用新型的技术方案如下：
一种基于高压直流输电技术的海底供电系统，其特征在于，海底供电系统包括位于陆地上的陆地交流电网、三相整流电路、DC-AC逆变换器、高频变压器和倍压整流电路、连通陆地和海洋的传输电缆，以及位于海洋中的DC-DC降压变换器、DC-DC二次电源和海底用电设备；
陆地交流电网的输出端依次连接三相整流电路、DC-AC逆变换器、高频变压器和倍压整流电路，三相整流电路对陆地交流电网输出的交流电进行整流处理为直流电后由DC-AC逆变换器处理为高频方波，高频变压器对高频方波进行升压处理后经倍压整流电路处理为高压直流电；倍压整流电路的输出端连接传输电缆的一端，传输电缆的另一端依次连接DC-DC降压变换器、DC-DC二次电源和海底用电设备，DC-DC降压变换器对传输电缆传输的高压直流电进行降压处理后经DC-DC二次电源再次降压为海底用电设备的工作电压后给海底用电设备供电。
其进一步的技术方案为，传输电缆为单根电缆，则倍压整流电路连接到陆地接地，DC-DC降压变换器连接到海洋接地。
其进一步的技术方案为，陆地交流电网输出380VAC，三相整流电路对380V交流电进行整流处理为510VDC，DC-AC逆变换器将510VDC处理为510VAC、20kHz的高频方波，高频变压器对高频方波进行升压处理为5000VAC，倍压整流电路将5000VAC倍压整流为10kVDC的高压直流电。
其进一步的技术方案为，海底供电系统中包括至少两条海底用电链路，每条海底用电链路分别包括DC-DC降压变换器、DC-DC二次电源和海底用电设备，传输电缆的另一端分别连接每条海底用电链路中的DC-DC降压变换器。
本实用新型的有益技术效果是：
本申请公开了一种基于高压直流输电技术的海底供电系统，该系统中陆地供电端为海底用电设备用电时基于高压直流输电技术，这样传输损耗较小，且输送同样功率的电能，与输送510VDC相比，电流将降低到510VDC输送电流的10％，因此可以采用较小线径电缆，节省电缆重量，提高输送电效率。进一步的，本申请采用单根高压电缆进行远距离输电，电缆的一端接在陆地上岸基站的高电压输出端，另一端接在每条海底用电链路的DC-DC降压变换器上，这根电缆是高压电源的电流出发线，海洋接地和陆地接地充当电流回路的返回线，因此可以减少电缆使用量，进一步提高传输效率。在陆地供电端采用高频斩波技术、高频变压变换和倍压高压技术结合输出高压直流电，变换效率较高，且高频变压器体积可以较小；在海洋中可以实现多用电端的供电，因此可以分散扩大用电范围，大范围使用设备。
图1是本申请公开的海底供电系统的系统架构图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。
本申请公开了一种基于高压直流输电技术的海底供电系统，请参考图1，该海底供电系统包括位于陆地上的陆地交流电网、三相整流电路、DC-AC逆变换器、高频变压器和倍压整流电路、连通陆地和海洋的传输电缆1，以及位于海洋中的DC-DC降压变换器、DC-DC二次电源和海底用电设备。
陆地交流电网的输出端依次连接三相整流电路、DC-AC逆变换器、高频变压器和倍压整流电路，三相整流电路对陆地交流电网输出的交流电进行整流处理为直流电后由DC-AC逆变换器处理为高频方波，高频变压器对高频方波进行升压处理后经倍压整流电路处理为高压直流电。具体的，陆地交流电网输出380VAC，三相整流电路对380V交流电进行整流处理为510VDC，DC-AC逆变换器利用高频斩波将510VDC处理为510VAC、20kHz的高频方波，高频变压器对高频方波进行升压处理为5000VAC，倍压整流电路将5000VAC进行二倍压整流为10kVDC的高压直流电。三相整流电路、DC-AC逆变换器、高频变压器和倍压整流电路都是电力传输领域的常规市售器件或常规电路，因此本申请对其具体的电路结构不再详细介绍。
倍压整流电路的输出端连接传输电缆1的一端，传输电缆1的另一端连接DC-DC降压变换器。在本申请中，传输电缆1为单根电缆，分别连接陆地上的供电端和海洋中的用电端，倍压整流电路连接到陆地接地GND1，DC-DC降压变换器连接到海洋接地GND2，也即陆地上的倍压整流电路还通过DC-DC降压变换器连接到海洋接地GND2，这根传输电缆1是高压电源的电流出发线，海洋接地GND2和陆地接地GND1充当电流回路的返回线。DC-DC降压变换器对传输电缆1传输的高压直流电进行降压处理，在本申请中，DC-DC降压变换器将传输电缆1输送的10kVDC降压为375VDC。DC-DC降压变换器的输出端连接DC-DC二次电源的输入端，DC-DC二次电源的输出端连接海底用电设备，如图1所示，一个DC-DC二次电源可以连接N个海底用电设备，N为整数，DC-DC二次电源对DC-DC降压变换器降压后的电压再次降压为海底用电设备的工作电压后给各个海底用电设备供电，比如将375VDC降压为海底用电设备所需的24VDC、12VDC和5VDC等，满足各海底用电设备的用电需求。另外，在海洋中，DC-DC降压变换器、DC-DC二次电源及其连接的海底用电设备构成一条海底用电链路，在本申请的海底供电系统中可以包括多条这样的海底用电链路，各条海底用电链路的结构相同，则传输电缆1分别连接各条海底用电链路中的DC-DC降压变换器，每条海底用电链路中的DC-DC降压变换器分别接海底接地GND2，如图1以包含两条海底用电链路为例，本申请公开的系统可以实现海洋多用电端的供电，可以分散扩大用电范围，大范围使用设备。
以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。
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