[发明专利]一种用于恒流海底观测网节点的负载敏感电能变换系统

说明书

本发明公开了一种用于恒流海底观测网节点的负载敏感电能变换系统，包括恒流电源、外部负载、若干个输入串联、输出并联的负载敏感调节CC/CV单元，各负载敏感调节CC/CV单元的输出端均与外部负载串联。本发明公开的用于恒流海底观测网节点的负载敏感电能变换系统，利用负载敏感调节CC/CV单元调节功率平衡器的消耗功率与设定的目标功率间的差值减小或为零，以减少功率的耗散保证能量的有效利用以及系统的稳定性和可靠性；若干个负载敏感调节CC/CV单元采用输入串联，输出并联的结构当外部负载的功率发生变换变化时，无需改变负载敏感调节CC/CV单元结构，调节工作的负载敏感调节CC/CV单元的个数即可。

技术领域

本发明涉及电力系统领域，特别涉及一种用于恒流海底观测网节点的负载敏感电能变换系统。

背景技术

海洋在全球气候变迁、生态循环、物种繁衍、人类进化等方面均有举足轻重的作用，同时海洋还蕴含着丰富的矿产资源和生物资源。海洋探测对于人类深入了解海洋，探索生物起源，维持生态良性发展，预测自然灾害，勘探海洋资源具有重要意义。随着海洋科学技术的发展，海洋观测手段日益完善，观测范围也从海面，延伸到海洋中，直至海底。海洋科学家和工程师们能够通过科考船，大洋钻探，载人深潜器，无人自制机器人，远程遥控机器人和水下滑翔机以及种类繁多的离线式科学仪器等工具来进行海洋探测，并通过上述手段取得了一系列令人可喜的成果，推动海洋探索取得巨大的研究进展。

然而，上述研究方法都是基于离线式的，在海洋观测中受到能量供应和信息回收的限制。利用全新的思路来设计全新的海洋探测系统，使得探测系统能够摆脱船时与舱位、天气和数据延迟等种种局限，连续长期的工作并能够实时的传输数据，真正意义上的第三个地球观测平台—海底观测系统—应运而生。

海底观测网因其长期、连续、实时和原位的观测方式，以及其强大的电能供给能力和超高的数据通讯带宽成为从上世界末以来海洋观测的研究热点，可实现从海底直接对深海大洋特定区域的物理、化学、生物和地质等过程的高分辨率的原位实时观测。根据网络功能的需要，将一组不同功能的科学仪器通过水下湿插拔接头连接到节点接驳盒上构成一个个局部的观测系统。接驳盒是缆系海底观测网络中的观测节点，其基本功能是电能变换和分配以及信息转换和传输。接驳盒节点将骨干光电复合缆中输入的电能进行变换，并分配给需求不同的科学仪器使用。同时，接驳盒将岸基站传来的控制信号发送给连接在其上的各科学仪器，并将各传感器采集到的数据进行打包发送给岸基站数据管理系统。

恒流输电缆系海底观测网由于其鲁棒性强、可靠性高、故障点易诊断等优点被广泛应用于对可靠性要求很高的海底观测应用中。但是，几乎所有的科学仪器都是采用恒压供电，由于恒流输电网络自身的不稳定性，以及超长的海缆所带来的电路动态响应性能差的问题，海底观测节点提供的功率不能根据负载功率的改变而及时调节。因此现有的恒流观测网络(ACO)全部利用平衡负载来耗散剩余的输出功率，达到负载功率与平衡负载耗散的功率之和为一个定值，当负载功率消耗比较小时，平衡负载就需要耗散很大的功率，不仅会造成能量利用率低，而且也要对整个装置的散热环境有很高的要求。

因此，如何减少功率的耗散，提高能量利用功率成为本领域研究的重点之一。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于恒流海底观测网节点的负载敏感电能变换系统。

一种用于恒流海底观测网节点的负载敏感电能变换系统，包括恒流电源、外部负载以及用于平衡系统功率的功率平衡器，还包括若干个用于调节功率平衡器消耗功率的负载敏感调节CC/CV单元，各所述负载敏感调节CC/CV单元内均设有一个功率平衡器；

各负载敏感调节CC/CV单元间输入串联、输出并联，各负载敏感调节CC/CV单元的输出端均与外部负载电性连接。

具体的，负载敏感调节CC/CV单元的“负载敏感”表现为，在功率平衡器功率保持恒定的情况下，开环DC/DC输出功率会在控制器的作用下随着稳压DC/DC的输入功率变化而变化。