基于树型拓扑的缆系海底观测网供电接驳关键技术研究

发布时间：2022-01-08 23:10

　　传统的基于科考船、水下机器人、离线式观测设备的海洋观测手段难以满足日益增长的海洋科学研究和发展需求,缆系海底观测网因具有较强的连续电能供给能力和高带宽通信能力,可提供一种长期的、连续的、实时的、原位观测的海洋科学研究手段。为此,近十年来,欧美、日本等国家和地区相继研究和发展了缆系海底观测网。而具有辽阔海洋面积的我国的缆系海底观测网技术非常薄弱,几乎处于空白状态,大大制约了我国海洋科学事业的发展,研究缆系海底观测网关键技术具有极大的科学意义和广泛的应用前景。本文针对建设缆系海底观测网面临的电能供给的结构和方式,高低压电能变换与分配,水下电能系统散热,供电故障诊断与隔离,以及可靠性分析等几个关键核心技术和难点展开研究。本文在分析海底观测网应用环境和需求上,对其供电系统的输电方式和结构展开讨论,综合考虑输电技术特点、应用功率需求、环境特点、敷设成本等多方面因素选择了负高压、直流、单极、单线的输电方式和树型扩展的输电网络结构。并对远距离输电的单节点海底观测网的供电稳定性展开研究,得出影响最大输电功率、动态稳定性的影响因素,并推导出多节点树型观测网供电系统的稳态与动态特性的分析方法。针对主级接驳... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：190 页

【学位级别】：博士

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致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 缆系海底观测网电能供给系统的研究进展
    1.3 论文研究目的和意义
    1.4 论文的主要研究内容
    1.5 本章小结
2 树型拓扑海底观测网输电研究
    2.1 引言
    2.2 输电方式与系统架构研究
        2.2.1 输电方式研究
        2.2.2 输电系统架构研究
    2.3 直流输电稳定性研究
        2.3.1 单节点直流输电系统稳定性研究
        2.3.2 多节点直流输电系统稳定性分析
    2.4 本章小结
3 基于模块堆叠电能变换的主级接驳盒电能变换系统研究
    3.1 引言
    3.2 主级接驳盒电能供给的结构和应用特点
    3.3 基于模块堆叠的主级接驳盒高中压电能变换研究
        3.3.1 主级接驳盒高中压电能变换方式研究
        3.3.2 输入串联输出串联(ISOS)结构研究
        3.3.3 输入串联输出并联(ISOP)结构研究
        3.3.4 多模块串并联堆叠组合研究
    3.4 主级接驳盒高中压电能变换系统散热研究
        3.4.1 高中压电源腔散热机理及仿真分析
        3.4.2 气液结合缓压机理及仿真分析
        3.4.3 气液结合缓压试验
    3.5 基于模块堆叠的主级接驳盒高中压电能变换系统样机实现与试验
        3.5.1 模块堆叠组合结构均压均流试验
        3.5.2 主级接驳盒高中压电能变换系统样机实现与试验
    3.6 本章小结
4 基于隔离式变换结构的次接驳盒电能变换系统研究
    4.1 引言
    4.2 次级接驳盒电能供给系统架构
    4.3 基于隔离式结构的次级接驳盒中低压电能变换研究
        4.3.1 次接驳盒电能供给系统的需求分析
        4.3.2 次级接驳盒中低压电能变换结构研究
        4.3.3 次级接驳盒中低压电能变换系统设计
    4.4 次级接驳盒中低压电能变换系统散热技术研究
        4.4.1 中低压电源腔体结构散热热阻分析
        4.4.2 次级接驳盒中低压电源腔体端面散热研究
        4.4.3 次级接驳盒中低压电源腔体壁面散热研究
    4.5 次接驳盒电能变换系统样机实现与试验
    4.6 本章小结
5 可靠性分析与故障诊断隔离技术研究
    5.1 引言
    5.2 海底观测网电能供给系统可靠性分析
        5.2.1 可靠性分析前提
        5.2.2 海底观测网电能供给系统可靠性模型
        5.2.3 海底观测网电能供给系统可靠性量化计算
        5.2.4 海底观测网电能供给系统故障树分析
        5.2.5 海底观测网电能供给系统可靠性仿真研究
    5.3 高压输电缆故障诊断与隔离
        5.3.1 高压输电缆故障诊断与隔离方法研究
        5.3.2 高压输电缆故障诊断与隔离电路研究
        5.3.3 高压输电缆故障诊断与隔离模拟实验
    5.4 接驳盒故障诊断与隔离处理技术研究
        5.4.1 过压故障及隔离处理技术研究
        5.4.2 过流故障及隔离处理技术研究
        5.4.3 接地故障及隔离处理技术研究
    5.5 本章小结
6 系统集成与试验
    6.1 引言
    6.2 系统样机集成
        6.2.1 主级接驳盒样机
        6.2.2 次级接驳盒样机
        6.2.3 主次综合接驳盒样机
    6.3 系统试验研究
        6.3.1 实验室试验
        6.3.2 浅海试验
        6.3.3 深海试验
    6.4 本章小结
7 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 论文主要创新点
    7.3 展望
参考文献
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]东海海底观测小衢山试验站[J]. 许惠平,张艳伟,徐昌伟,李建如,刘丁,覃如府,罗胜卿,范代读.  科学通报. 2011(22)
[2]特高压长距离交流输电线路分布参数计算及线路模型的建立[J]. 刘建.  电力学报. 2011(02)
[3]热阻网络模型在微槽冷却热沉优化设计中的应用[J]. 邵宝东,孙兆伟,王丽凤.  吉林大学学报(工学版). 2007(06)
[4]输入串联输出并联的双全桥变换器输入电容均压问题的研究[J]. 马学军,牛金红,康勇.  中国电机工程学报. 2006(16)
[5]一种具有输入端电容均压的串-并型双管正激组合变换器研究[J]. 石健将,严仰光,何湘宁.  中国电机工程学报. 2004(12)
[6]电力系统电压稳定性的动态分析方法综述[J]. 刘益青,陈超英,梁磊,刘利.  电力系统及其自动化学报. 2003(01)
[7]如何正确认识Argo计划[J]. 苏纪兰.  海洋技术. 2001(03)
[8]高压直流输电与特高压交流输电的比较研究[J]. 詹奕,尹项根.  高电压技术. 2001(04)
[9]管壁导热对管内流动流体热边界条件的影响[J]. 刘中良,韩同方,刘安源.  石油大学学报(自然科学版). 2000(03)

博士论文
[1]海底观测网络水下接驳盒原型系统技术研究[D]. 卢汉良.浙江大学 2011
[2]双管正激变换器组合研究[D]. 石健将.南京航空航天大学 2003

硕士论文
[1]海底接驳盒散热系统研究与实现[D]. 俞徐海.浙江大学 2010



本文编号：3577453