[發(fā)明專利]一種適用于中壓直流配電網(wǎng)的組合式輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)直流變壓器及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811552419.2
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109698626A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳武;姚金杰;薛晨煬
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 徐紅梅

本發(fā)明公開了一種適用于中壓直流配電網(wǎng)的組合式輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)直流變壓器及其控制方法，該直流變壓器包括N個輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的DC?DC變換器模塊，N為大于等于2的整數(shù)，N個DC?DC變換器模塊包括1個DAB變換器模塊和N?1個LC串聯(lián)諧振變換器模塊；LC串聯(lián)諧振變換器模塊作為整個變換器的主功率傳輸模塊，DAB變換器模塊作為副功率傳輸模塊和輸出功率控制模塊；DAB變換器模塊和LC串聯(lián)諧振變換器模塊的輸入端串聯(lián)接入中壓直流端，輸出端并聯(lián)后接在低壓直流端，每個變換器模塊均有獨立的控制環(huán)路，變換器模塊之間無互聯(lián)線，實現(xiàn)每個模塊的獨立控制。本發(fā)明實現(xiàn)了直流變壓器高效率且功率可調(diào)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及的一種適用于中壓直流配電網(wǎng)的新型組合式輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)(ISOP)直流變壓器及其控制方法。

背景技術(shù)

作為電力電子集成技術(shù)的重要分支，多變換器串并聯(lián)系統(tǒng)一直是近年來研究的熱點。由于多模塊串并聯(lián)系統(tǒng)具有降低開發(fā)難度、方便擴容、實現(xiàn)系統(tǒng)冗余、可靠性高等優(yōu)點，其廣泛運用于分布式發(fā)電、電力電子變壓器及不間斷電源等系統(tǒng)中。對于多變換器串并聯(lián)系統(tǒng)，不同串并聯(lián)組合方式的系統(tǒng)應(yīng)用于不同的場合。以ISOP系統(tǒng)為例，其適用于高電壓輸入，大電流輸出的場合。例如城市軌道交通、電氣化鐵路以及船舶供電系統(tǒng)中的大功率直流開關(guān)電源。

目前直流變壓器的拓撲有兩大類：由LC諧振變換器串并聯(lián)而成的LC諧振型直流變壓器和由DAB變換器串并聯(lián)而成的DAB型直流變壓器。對于LC諧振型直流變壓器而言，開環(huán)工作在諧振點時，不具備輸出電壓、功率控制能力，但由于其零電流開關(guān)的特點，其開關(guān)損耗較低，所以變換器效率較高；對于DAB型直流變壓器而言，其通過控制移相角的方向和大小能夠有效地控制變換器的輸出電壓或輸出功率，但由于其只能保證功率較大時開關(guān)管零電壓開通，所以變換器效率不如LC諧振變換器。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明針對LC諧振型直流變壓器開環(huán)工作在諧振點時電壓、功率不可控，但效率高；而DAB型直流變壓器閉環(huán)工作電壓、功率可調(diào)，但效率較低的特點；提供一種適用于中壓直流配電網(wǎng)的新型組合式輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)(ISOP)直流變壓器及其控制方法，其通過將兩種變換器相互結(jié)合，并通過適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)計，能夠?qū)⑸鲜鰞煞N直流變換器的優(yōu)勢結(jié)合，實現(xiàn)組合式直流變壓器的高效率且功率可調(diào)。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種適用于中壓直流配電網(wǎng)的組合式輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)直流變壓器，包括N個輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)的DC-DC變換器模塊，N為大于等于2的整數(shù)，N個DC-DC變換器模塊包括1個DAB變換器模塊和N-1個LC串聯(lián)諧振變換器模塊，其中，LC串聯(lián)諧振變換器模塊作為整個變換器的主功率傳輸模塊，DAB變換器模塊作為副功率傳輸模塊和輸出功率控制模塊；DAB變換器模塊和LC串聯(lián)諧振變換器模塊的輸入端串聯(lián)接入中壓直流端，輸出端并聯(lián)后接在負載的兩側(cè)，每個變換器模塊均有獨立的控制環(huán)路，變換器模塊之間無互聯(lián)線，實現(xiàn)每個模塊的獨立控制。

可選的，LC串聯(lián)諧振變換器模塊包括輸入分壓電容C_di、變換器原邊、變換器副邊以及輸出電容C_oi，變換器原邊的輸入端并聯(lián)于相應(yīng)的輸入分壓電容C_di的兩端，變換器原邊與變換器副邊通過磁路耦合連接，變換器副邊的輸出端并聯(lián)于輸出電容C_oi的兩端，然后并聯(lián)于低壓直流端，i＝1,2,…,N-1。