[發明專利]一種開關電容接入的高頻鏈雙向直流變壓器及其控制方法

有效

• 申請號: 201510097371.0
• 申請日: 2015-03-05
• 公開（公告）號: CN104702114B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 趙彪;宋強;劉文華;劉國偉;趙宇明;姚森敬
• 申請（專利權）人: 清華大學;深圳供電局有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02H7/12
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙)11201
• 代理人: 廖元秋

1.一種開關電容接入的高頻鏈雙向直流變壓器，其特征在于：該高頻鏈雙向直流變壓器主要由n臺相同的直流變換器單元(SCDAB1、SCDAB2、…SCDABn)組成，n為任意正整數；第一臺直流變換器單元(SCDAB1)的高壓側第一連接端子(T1)通過直流輔助電感(L1)與高壓直流側的正極相連；第m臺直流變換器單元(SCDABm)的高壓側第二連接端子(T2)與第m+1臺直流變換器單元(SCDABm+1)的高壓側第一連接端子(T1)相連，1≤m<n；第n臺直流變換器單元(SCDABn)的高壓側第二連接端子(T2)與高壓直流側的負極相連；n臺直流變換器單元(SCDAB1、SCDAB2、…SCDABn)的低壓側連接端子(T3)均與低壓直流側的正極相連；n臺直流變換器單元(SCDAB1、SCDAB2、…SCDABn)的低壓側連接端子(T4)均與低壓直流側的負極相連；

所述的直流變換單元(SCDAB1、SCDAB2、…SCDABn)均由十一個半導體開關(S1～S11)、二個直流電容(C1、C2)、一個高頻電感(L2)、一個高頻變壓器(T)組成；第一半導體開關(S1)的發射極與第二半導體開關(S2)的集電極連接在第一連接端子(T1)；第二、第四和第六半導體開關(S2、S4和S6)的發射極與第一直流電容(C1)的負極連接在第二連接端子(T2)；第一、第三和第五半導體開關(S1、S3、S5)的集電極與第一直流電容(C1)的正極連接在第一公共連接點(P1)；第三半導體開關(S3)的發射極與第四半導體開關(S4)的集電極連接在第二公共連接點(P2)；第五半導體開關(S5)的發射極與第六半導體開關(S6)的集電極連接在第三公共連接點(P3)；第七、第九半導體開關(S7、S9)的發射極與第十一半導體開關(S11)的集電極連接在第三連接端子(T3)；第八、第十半導體開關(S8、S10)的集電極與第二直流電容(C2)的負極連接在第四連接端子(T4)；第七半導體開關(S7)的發射極與第八半導體開關(S8)的集電極連接在第四公共連接點(P4)；第九半導體開關(S9)的發射極與第十半導體開關(S10)的集電極連接在第五公共連接點(P5)；第十一半導體開關(S11)的集電極與第二直流電容(C2)的正極相連；第二、第三公共連接點(P2、P3)與高頻電感(L2)以及高頻變壓器(T)的高壓側繞組串聯連接；第四、第五公共連接點(P4、P5)與高頻變壓器(T)的低壓側繞組串聯連接。

2.一種如權利要求1所述的開關電容接入的高頻鏈雙向直流變壓器的控制方法，其特征在于，所述的控制方法為：

a)所述的開關電容接入的高頻鏈雙向直流變壓器中，n臺直流變換單元中的k臺為冗余工作狀態，且0≤k<n；

b)正常情況下，n-k臺直流變換單元的第一、第十一半導體開關(S1、S11)為導通狀態，而第二半導體開關(S2)為關斷狀態；同時，其余的k臺直流變換單元的第一、第十一半導體開關(S1、S11)為關斷狀態，而第二半導體開關(S2)為導通狀態；

c)當任意一臺直流變換單元的內部出現損壞或故障時，將該臺直流變換單元的第一、第十一半導體開關(S1、S11)關斷，第二半導體開關(S2)導通，使得發生損壞或故障的直流變換單元旁路；同時，將任一臺冗余的直流變換單元的第一、第十一半導體開關(S1、S11)導通，第二半導體開關(S2)關斷，使其投入運行，保證系統始終具有n-k臺直流變換單元運行；

d)當開關電容接入的高頻鏈雙向直流變壓器的高壓直流側或低壓直流側發生短路故障時，將所有直流變換單元的半導體開關均關斷，以隔斷直流故障，同時保持電容電壓。