[发明专利]一种远距离海底高压直流供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种供电系统，特别是一种远距离海底高压直流供电系统。

背景技术

传统的高压直流输电通常采用换流变压器升压，然后通过换流站整流为高压直流电压，经传输线缆输送到远端，在远端通过高压逆变器逆变为三相交流电，再经换流变压器后接入电网，这种供电常用于国家公共电网的远距离供电。对于远距离供电，由于线路本身存在阻抗，导致在输电线路上会存在一定的电压降，该压降会产生损耗，导致电能损失。因此，远距离供电通常需要将供电电压升高，采用高压输电。

另外，传统方案需要配置庞大的工频隔离变压器、工频整流调压装置。其典型缺点在于工频变压器体积庞大、工频整流调压装置的动态响应速度慢，不能满足当远距离终端负载变化时需要根据负载变化情况对输出进行快速调节的要求，从而不能实现在终端负载出现故障时进行恒压恒流故障模式运行的功能，而且工频变压器噪音大。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种开关频率高，采用软开关技术，体积小，效率高，动态响应快，恒压恒流调节，可智能适应长距离传输线缆寄生参数变化、可智能化故障自动退出的远距离海底高压直流供电系统。

本发明的技术方案是：一种远距离海底高压直流供电系统，包括岸基电源变换设备和水下电源变换设备；所述岸基电源变换设备包括多绕组变压器和整流降压模块，所述多绕组变压器的输入端接交流电，多绕组变压器的各个二次绕组分别连接多个整流降压模块的交流输入端，各个整流降压模块的直流输出端之间串联连接，串联后形成直流电输出，与水下电源变换设备连接；所述水下电源变换设备由多个输入串联、输出并联的降压隔离模块组成；降压隔离模块的输出端连接用电负载。

上述技术方案具有以下优点：（1）将多绕组变压器的二次侧设计为多套绕组，分别与后级各整流降压模块的输入端连接，各整流降压模块的输出串联，形成高压直流电压输出，且输出电压均压；（2）各降压隔离模块输入串联，用于实现高压输入；输出并联，实现大电流输出；且各降压隔离模块具有输入串联自动均压，输出并联自动均流特性。

进一步，所述多绕组变压器的各个二次绕组之间的匝数比相同。

进一步，所述整流降压模块包括依次连接的滤波电路、整流电路、预充电电路、三电平斩波降压电路和第一故障旁路电路。

进一步，所述预充电电路包括预充电电阻和预充电晶闸管，预充电电阻与预充电晶闸管并联连接，预充电电路与整流电路、第一三电平斩波降压电路之间串联连接。

进一步，所述第一三电平斩波降压电路包括多个输入电容、多个输入电阻、开关管VT1、VT2、降压电感L1、L2、电流传感器BC1、输出电容和输出电阻；所述输入电容与电阻并联连接；开关管VT1和开关管VT2均包括两个相连接的开关管，开关管VT1的一端连接输入电容的一端，开关管VT1的另一端连接开关管VT2的一端，开关管VT2的另一端连接输入电容的另一端；且开关管VT1与其中一组输入电容和输入电阻组成并联电路，开关管VT2与其中一组输入电容和输入电阻组成并联电路；降压电感L1的一端连接于开关管VT1的两个开关管之间，降压电感L2的一端连接于开关管VT2的两个开关管之间；降压电感L1的另一端连接电流传感器BC1的一端；电流传感器BC1的另一端与降压电感L2的另一端之间连接输出电容和输出电阻的并联电路。

进一步，所述第一故障旁路电路为旁路二极管，旁路二极管的正极连接第一三电平斩波降压电路电压输出端的负极，旁路二极管D1的负极连接第一三电平斩波降压电路电压输出端的正极。

进一步，所述降压隔离模块包括依次连接的滤波电路、第二故障旁路电路、第二三电平斩波降压电路和软开关谐振高频隔离电路。

进一步，所述第二故障旁路电路包括开关管VT3和电阻，开关管VT3与电阻串联，该串联电路的两端连接于滤波电路与第二三电平斩波降压电路之间。

进一步，所述软开关谐振高频隔离电路包括开关管VT6、电阻、电容Cr1、电流互感器TA1、谐振高频变压器T1、高频整流模块、输出电容和电流传感器；所述开关管VT6与第二三电平斩波降压电路并联连接；开关管VT6包括两个相连接的开关管，电容Cr1的一端连接于开关管VT6的两个开关管之间；电容Cr1的另一端连接谐振高频变压器T1的原边侧一端；电流互感器TA1的一端连接开关管VT6，电流互感器TA1的另一端连接谐振高频变压器T1的原边侧另一端；谐振高频变压器T1的副边侧连接整流模块；整流模块、输出电容、电阻之间并联连接，该并联电路与用电负载之间设有电流传感器BC3。