[發(fā)明專利]一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410400805.5
• 申請(qǐng)日: 2014-08-14
• 公開（公告）號(hào): CN105337495A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚良忠;李琰;吳婧;王志冰;李官軍;曹遠(yuǎn)志;楊波;孫蔚
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;中國(guó)電力科學(xué)研究院;江蘇省電力公司
• 主分類號(hào): H02M3/155
• 分類號(hào): H02M3/155;H02M1/32
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種高壓DC/DC變換器，更具體涉及一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器。

背景技術(shù)：

目前，直流輸電技術(shù)已經(jīng)成為解決大規(guī)模電能的遠(yuǎn)距離輸送、新能源的并網(wǎng)及消納、區(qū)域交流互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性提高等問題的最有效技術(shù)手段之一。隨著直流輸電技術(shù)的不斷發(fā)展，未來實(shí)現(xiàn)直流線路之間的互聯(lián)，從而形成多電壓等級(jí)的混合直流骨干電網(wǎng)是必然的趨勢(shì)。而DC/DC變換器作為直流電網(wǎng)中必不可少的關(guān)鍵設(shè)備，它能夠?qū)崿F(xiàn)不同電壓等級(jí)的直流線路之間的互聯(lián)，因此大力促進(jìn)DC/DC變換器的研制進(jìn)程成為關(guān)鍵。

模塊化多電平換流技術(shù)以其獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，如模塊化設(shè)計(jì)、效率高、擴(kuò)展性好、輸出電壓諧波含量少等，正逐漸廣泛的應(yīng)用于直流輸電領(lǐng)域。目前已有專利和文獻(xiàn)提出采用半橋式模塊化多電平換流器和中/高頻變壓器來構(gòu)建DC/DC變換器，這種類型的DC/DC變換器雖然具備潮流方向雙向可控、直流電壓變換、快速功率調(diào)節(jié)、以及電氣隔離等功能，但是它在阻斷故障電流時(shí)需要同時(shí)閉鎖變壓器兩邊的模塊化多電平換流器，從而影響直流電網(wǎng)非故障部分的正常運(yùn)行。此外，也有專利和文獻(xiàn)提出采用全橋式模塊化多電平換流器和中/高頻變壓器來構(gòu)建DC/DC變換器，這種類型的DC/DC變換器在具備上述功能的同時(shí)，還具有阻斷故障電流且使得非故障部分能正常運(yùn)行的能力，但是它需要使用的半導(dǎo)體器件數(shù)量多、器件損耗大。

本發(fā)明提出的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，可以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述DC/DC變換器使得非故障部分能繼續(xù)正常運(yùn)行。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述DC/DC變換器包括混合式模塊化多電平換流單元和中頻變壓器或高頻變壓器；每個(gè)所述混合式模塊化多電平換流單元通過所述中頻變壓器或高頻變壓器彼此連接。

本發(fā)明提供的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述DC/DC變換器設(shè)有至少兩個(gè)混合式模塊化多電平換流單元；所述混合式模塊化多電平換流單元包括至少兩個(gè)并聯(lián)的橋臂單元和輸出端；所述橋臂單元包括兩個(gè)串聯(lián)的橋臂；所述輸出端設(shè)置在所述兩個(gè)串聯(lián)的橋臂間。

本發(fā)明提供的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述橋臂包括至少兩個(gè)串聯(lián)的子模塊；所述子模塊與電抗器串聯(lián)；所述子模塊包括串聯(lián)的組件1和組件2。

本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述組件1包括并聯(lián)的IGBT支路1、IGBT支路2和電容支路；所述IGBT支路1包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT模塊；所述IGBT支路2包括串聯(lián)的IGBT模塊和二極管；所述電容支路包括電容。

本發(fā)明提供的再一優(yōu)選的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述IGBT模塊包括IGBT管和與所述IGBT管反并聯(lián)的二極管；所述子模塊的輸入端設(shè)置在所述IGBT支路1的兩個(gè)串聯(lián)的IGBT模塊中間。

本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述組件2包括并聯(lián)的IGBT支路3和電容支路；所述IGBT支路3包括兩個(gè)串聯(lián)的IGBT模塊；所述電容支路包括電容。

本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述IGBT模塊包括IGBT管和與所述IGBT管反并聯(lián)的二極管；所述子模塊的輸出端設(shè)置在所述IGBT支路3的兩個(gè)串聯(lián)的IGBT模塊中間。

本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，設(shè)每個(gè)組件的電容電壓為V_c，所述組件1不輸出負(fù)電壓-V_c，則所述橋臂的最大輸出電壓范圍在(0,(X+Y)V_c)之間，直流電壓和交流相電壓峰值分別通過下式確定：

V_dc＝(X+Y)V_c