深海供电用脐带缆载流量与温升计算分析

脐带缆用于对深海设备提供动力电源与化学剂,是由电力电缆和各种管道组合在一起的管缆,脐带缆内部电力电缆中的大电流功率损耗和化学剂热量会引起脐带缆温升,若温度超过材料的温度限值则寿命会急剧下降。本文采用电磁场与温度场耦合方法计算分析了脐带缆的温升,得到了电力电缆采用铜芯与铝芯、在不同载流量或不同电流密度下、绝缘材料具有不同导热系数时的温升,给出了不同因素对温升的影响程度。研究结果可为脐带缆的结构设计,特别是电缆的载流量设计提供依据。

基于准串联SiC MOSFET的高增益直流电力电子变压器

直流配电技术相较于交流配电有诸多优势,其在深海设备供电应用中有广阔前景。该文提出一种基于准串联碳化硅(siliconcarbide,Si C)金属–氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)的直流电力电子变压器(power electronic transformer,PET),能够在体积受限的条件下,实现几千伏中压直流到几百伏低压直流的高增益隔离电能变换。直流PET通过多个隔离降压子模块在输入端串联–输出端并联实现高电压增益。为满足输入侧高电压的需求,同时降低直流PET体积,在输入侧采用准串联Si CMOSFET半桥结构,提高子模块输入电压等级,减少子模块数量。采用裸芯片对直流PET进行搭建,并采用绝缘冷却液浸泡的方式,实现直流PET的绝缘和散热,进一步减小绝缘、散热体积,满足深海场景体积受限的应用需求。最后,搭建1台4.5kV/680V/30kW实验样机验证所提方案的可行性。