[發明專利]一種用于系留氣球的高壓直流輸配電系統

有效

• 申請號: 201810090374.5
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108134411B
• 公開（公告）日: 2019-06-25
• 發明（設計）人: 曹劍坤;倪勇;陳小民;武偉;吳有恒;胡中華
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第三十八研究所
• 主分類號: H02J5/00
• 分類號: H02J5/00;H02J3/36
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 王林

本發明公開了一種用于系留氣球的高壓直流輸配電系統，包括地上供電部分和球上供配電部分，所述地上供電部分包括交流供電網，所述交流供電網連接有AC/DC整流器；所述地上供電部分和球上供配電部分通過高壓直流纜繩連接，所述高壓直流纜繩輸入端連接AC/DC整流器輸出端；所述球上供配電部分用以對球上設備進行供配電，包括球上DC/DC變換器組、載荷變換器組和球上綜合配電單元；球上綜合配電單元輸出端分別連接有球體設備和載荷設備，球體設備直流母線通過球上綜合配電單元配給球體設備，載荷變換器組輸出的電能通過球上綜合配電單元配給載荷設備，本發明的優點在于有效提高高壓纜繩的輸電能力，減輕球上供配電部分重量，簡化供配電設備，提高系統可靠性。

技術領域

本發明屬于系留氣球供配電裝置技術領域，具體涉及一種用于系留氣球的高壓直流輸配電系統。

背景技術

目前市面上系留氣球產品中輸配電系統采用的是高壓交流方案，即采用工頻或者中頻交流電進行傳輸：供電網電能經過地面的工頻或中頻升壓變壓器將交流電泵升至數千伏的高壓交流電后，經過長距離的系留供電纜繩傳輸至球上，球上搭載的工頻或中頻降壓變壓器再將電能變換為低壓工頻、中頻電壓提供給球體設備和載荷設備。

上述輸配電方案在系留氣球使用場合存在以下3個弊端：

1)采用交流長距離輸電，一方面用電設備會額外產生無功功率的需求，另一方面長距離的系留供電纜繩亦會產生無功功率的損耗，在采用中頻輸電的情況下系留纜繩上的無功功率損耗更大，可占總損耗的50％，隨之帶來更大的壓降，降低了系留供電纜繩的輸電能力；

2)球上配置工頻或中頻降壓變壓器會顯著增加電源分系統設備的重量，其重量約占球上電源分系統總重量的40％，系留氣球自身設備的重量是關系系留氣球系統規模的核心因素，如果能降低輸電環節中降壓變壓器的重量，對提升系留氣球系統的性能、性價比等方面有重要的意義；

3)采用交流供電存在電能諧波影響球上設備供電品質的問題，當傳輸距離較長、設備功率較大時影響尤為嚴重，甚至需要針對該問題在地面配置專業的諧波消除設備(有源電力濾波器)進行諧波治理，保障球上設備能夠正常工作，這無疑又增加了系統應用的成本，同時也降低了系統的可靠性。

高壓直流輸電(HVDC)是指以大功率換流站與高壓直流輸電線路將2個交流系統相連接進行電能傳輸，高壓直流輸電系統已應用于長距離輸電場合，形成了多個國家電網示范工程，相關的電能變換技術已相對成熟。高壓直流輸電具有無感抗和容抗、無系統穩定問題、易限制短路電流、調節速度快等特點，易于實現地下或海底電纜輸電，但其在系留氣球的供配電系統中未見應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于系留氣球的高壓直流輸配電系統，該系統可有效提高高壓纜繩的輸電能力，提高系統可靠性。

本發明技術方案一種用于系留氣球的高壓直流輸配電系統包括地上供電部分和球上供配電部分；所述地上供電部分用以提供電能，包括交流供電網，所述交流供電網連接有AC/DC整流器；

所述地上供電部分和球上供配電部分通過高壓直流纜繩連接，所述高壓直流纜繩輸入端連接AC/DC整流器輸出端；

所述球上供配電部分用以對球上設備進行供配電，包括球上DC/DC變換器組、載荷變換器組和球上綜合配電單元；所述球上DC/DC變換器組用以將高壓直流電轉換為低壓直流電，該球上DC/DC變換器組的輸入端與高壓直流纜繩輸出端連接、輸出端連接有球體設備直流母線輸入端；所述載荷變換器組用以將高壓直流電轉換為低壓直流電或低壓交流電，該載荷變換器組輸入端與高壓直流纜繩輸出端連接；所述球上綜合配電單元的輸入端分別與球體設備直流母線輸出端、載荷變換器組輸出端連接，球上綜合配電單元輸出端分別連接有球體設備和載荷設備，球體設備直流母線輸出的電能通過球上綜合配電單元配給球體設備，載荷變換器組輸出的電能通過球上綜合配電單元配給載荷設備。