[發明專利]一種直流固態變壓器

在審

• 申請號: 201910064046.2
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109600049A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發明（設計）人: 李彬彬;趙曉東;張書鑫;程達;毛舒凱;付勤天;徐殿國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M3/155;H02M7/487;H02M7/5387;H02M1/32
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高倩

1.一種直流固態變壓器，其特征在于，所述直流固態變壓器包括濾波電感L₁、濾波電感L₂和具有相同電路結構的第一功率模塊～第N功率模塊；

每個功率模塊均包括前級直流變換單元和中頻隔離變換單元，前級直流變換單元與中頻隔離變換單元級聯，每個中頻隔離變換單元均包括逆變子單元，逆變子單元采用中點鉗位型半橋三電平逆變器來實現；

第一功率模塊的前級直流變換單元～第N功率模塊的前級直流變換單元分別為第一前級直流變換單元～第N前級直流變換單元；

第一功率模塊的中頻隔離變換單元～第N功率模塊的中頻隔離變換單元分別為第一中頻隔離變換單元～第N中頻隔離變換單元；

第一前級直流變換單元～第N前級直流變換單元依次串聯，構成前級直流變換串聯單元，前級直流變換串聯單元的正直流輸入端經濾波電感L₁與中壓直流電網的正極相連，前級直流變換串聯單元的負直流輸入端經濾波電感L₂與中壓直流電網的負極相連；

低壓直流電網或者負載串接在第一中頻隔離變換單元的正直流輸出端～第N中頻隔離變換單元的正直流輸出端的公共端與第一中頻隔離變換單元的負直流輸出端～第N中頻隔離變換單元的負直流輸出端的公共端之間。

2.如權利要求1所述的直流固態變壓器，其特征在于，每個中頻隔離變換單還均包括中間交流環節、整流子單元和輸出電容C₃；

逆變子單元的直流輸入側與對應前級直流變換單元的直流輸出側級聯，逆變子單元的交流輸出側與中間交流環節的交流輸入側級聯，中間交流環節的交流輸出側與整流子單元的交流輸入側級聯，整流子單元的直流輸出側與輸出電容C₃并聯，整流子單元的直流輸出側與低壓直流電網或者負載并聯。

3.如權利要求2所述的直流固態變壓器，其特征在于，每個前級直流變換單元均包括半導體開關S₁～半導體開關S₄、電容C₁、電容C₂和旁路開關K；

半導體開關S₁～半導體開關S₄依次串聯，電容C₁與串聯后的半導體開關S₁和半導體開關S₂并聯，電容C₂與串聯后的半導體開關S₃和半導體開關S₄并聯，旁路開關K與串聯后的半導體開關S₂和半導體開關S₃并聯；

旁路開關K、半導體開關S₁與半導體開關S₂的公共端為該前級直流變換單元的第一直流輸入端，旁路開關K、半導體開關S₃與半導體開關S₄的公共端為該前級直流變換單元的第二直流輸入端；

對于第一前級直流變換單元～第N前級直流變換單元，前者的第二直流輸入端依次與后者的第一直流輸入端相連，第一前級直流變換單元的第一直流輸入端和第N前級直流變換單元的第二直流輸入端分別為前級直流變換串聯單元的正直流輸入端和負直流輸入端；

電容C₁與半導體開關S₁的公共端為該前級直流變換單元的第一直流輸出端；

電容C₁、電容C₂、半導體開關S₂與半導體開關S₃的公共端為該前級直流變換單元的第二直流輸出端；

電容C₂與半導體開關S₄的公共端為該前級直流變換單元的第三直流輸出端；

每個前級直流變換單元的第一直流輸出端～第三直流輸出端分別與對應中頻隔離變換單元的第一直流輸入端～第三直流輸入端相連。