[发明专利]基于高压直流变换技术的海底观测网多模块电源系统

权利要求书

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；

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；

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；

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；

高压隔离采样模块将采样的相关电信号通过模数转换转化成数字信号传输至模块控制器，高压隔离采样模块用于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进行通信，通过普通的数据线就能实现交互；所述主辅助电源的输入端连接375VDC或600VDC恒压输出母线；

所述主功率电压转换模块与所述水下电源控制器模块的所述模块控制器电连接；各个水下电源控制器模块中的各模块控制器一对一独立控制主功率电压转换模块，实时监控各水下电源模块的电气传感参数和环境传感参数，互不干扰；

高压隔离采样模块，内部通过高阻抗电阻的浮地差分采样和隔离电路构成高压隔离采样模块，通过这样的高阻抗隔离采样方式，使得高压隔离采样模块在高电压打压下的漏电流降低至允许范围内，从而达到高压隔离的效果；

通过对整个电源系统实现高低压电气隔离，各个主功率电压转换模块内部的电源转换拓扑采用一级结构的三电平半桥降压拓扑。

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，用于为所述水下负载和所述主辅助电源供电。

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。