[實用新型]一種雙向開關(guān)接入的高頻鏈雙向直流變壓器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920242376.1
• 申請日: 2019-02-26
• 公開（公告）號: CN209562411U
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙彪;孫杰;李建國;宋強;余占清;曾嶸;劉國偉;趙宇明;艾精文
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳供電局有限公司;清華大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/32
• 代理公司: 北京知聯(lián)天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11594
• 代理人: 張陸軍;張迎新

本實用新型涉及一種雙向開關(guān)接入的高頻鏈雙向直流變壓器，包括一組或多組高頻鏈雙向直流變換單元，所述多組高頻鏈雙向直流變換單元的高壓側(cè)串聯(lián)后接入高壓直流母線，所述多組高頻鏈雙向直流變換單元的低壓側(cè)并聯(lián)后接入低壓直流母線，所述高頻鏈雙向直流變換單元包括高頻直流變換電路、雙向開關(guān)和直流電容，雙向開關(guān)和直流電容串聯(lián)，高頻鏈雙向直流變換單元的高壓側(cè)和低壓側(cè)分別并聯(lián)雙向開關(guān)和直流電容支路。本實用新型通過對高壓側(cè)雙向開關(guān)進行控制，能夠?qū)崿F(xiàn)高頻鏈電壓的匹配工作，從而提高直流變壓器的運行效率；并保證變壓工作的穩(wěn)定工作，提高系統(tǒng)的可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于直流變壓器設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種雙向開關(guān)接入的高頻鏈雙向直流變壓器。

背景技術(shù)

目前，直流電網(wǎng)無法直接通過磁耦合的方式實現(xiàn)電壓變換，因此必須基于電力電子技術(shù)通過直流變壓器實現(xiàn)直流電壓的變換和功率的雙向傳遞。

在低壓小容量領(lǐng)域，DC/DC變換器已經(jīng)得到比較廣泛的應(yīng)用，對于高頻隔離型DC/DC變換器(IBDC)也有較多的文獻進行探討。這些類型的DC/DC變換器可以用于低壓直流微電網(wǎng)中直流負荷、儲能、分布式電源等的接入，卻無法作為高壓直流(HVDC)配網(wǎng)和低壓直流(LVDC)微電網(wǎng)間的能量變換環(huán)節(jié)。

借鑒DC/DC變換器的多重化技術(shù)思路，文獻《用于柔性直流配電的高頻鏈直流變壓器》探討了基于雙主動全橋(DAB)的多重化直流變壓器方案。該多重化直流變壓器主要由n個完全相同的DAB變換單元組成，每個DAB變換單元由兩個全橋(H1和H2)、一個高頻電感(L)、一個高頻變壓器(T)、兩個直流電容(C1、C2)構(gòu)成。n個DAB在高壓端串聯(lián)以接入高壓直流側(cè)，在低壓端并聯(lián)以接入低壓直流側(cè)，從而使高壓直流側(cè)電壓等級提高n倍，使低壓直流側(cè)電流等級提高n倍。此類方案通過采用高頻隔離的DAB為基本單元，直流變壓器不僅實現(xiàn)了高低壓等級的變換，還實現(xiàn)了高低壓直流母線的電氣隔離以及功率的雙向流動。盡管如此，在直流電網(wǎng)的系統(tǒng)級應(yīng)用時，由于直流電容均為集中布置，直流母線發(fā)生故障時，會導致直流電容迅速放電，產(chǎn)生較大的過電流；并且故障清除后，需要對直流電容重新充電，使直流系統(tǒng)的動態(tài)恢復過程變慢。另外，DAB變換單元發(fā)生故障后，無法設(shè)置冗余單元運行，否則會造成直流電容短路，這也使得子單元發(fā)生故障后，直流變壓器便要停止運行，降低系統(tǒng)可靠性。

除此之外，由于DAB中高頻變壓器兩端的電壓均為兩電平高頻方波。在能量傳輸過程中，當兩端直流電壓與高頻變壓器變比不匹配時存在很大的環(huán)流，進而導致很大的電流應(yīng)力和較低的效率，這也是目前限制DAB大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。而基于雙主動全橋(DAB)的多重化直流變壓器方案在進行系統(tǒng)級直流組網(wǎng)時，由于直流母線電壓會存在波動，使得各子單元兩端直流電壓與高頻變壓器變比不匹配，降低直流變壓器的運行效率。

實用新型內(nèi)容

針對上述問題，本實用新型提供一種雙向開關(guān)接入的高頻鏈雙向直流變壓器，包括一組或多組高頻鏈雙向直流變換單元，所述多組高頻鏈雙向直流變換單元的高壓側(cè)串聯(lián)后接入高壓直流母線，所述多組高頻鏈雙向直流變換單元的低壓側(cè)并聯(lián)后接入低壓直流母線，

所述高頻鏈雙向直流變換單元包括高頻直流變換電路、雙向開關(guān)和直流電容，雙向開關(guān)和直流電容串聯(lián)，高頻鏈雙向直流變換單元的高壓側(cè)和低壓側(cè)分別并聯(lián)雙向開關(guān)和直流電容支路。

優(yōu)選的，所述雙向開關(guān)包括第一全控開關(guān)，第一全控開關(guān)的集電極分別連接第一二極管的負極和第二二極管的負極，第一全控開關(guān)的發(fā)射極分別連接第三二極管的正極和第四二極管的正極，第一二極管的正極和第三二極管的負極之間引出第一節(jié)點，第二二極管的正極和第四二極管的負極之間引出第二節(jié)點。

優(yōu)選的，所述雙向開關(guān)包括第一全控開關(guān)和第二全控開關(guān)，第一全控開關(guān)反向并聯(lián)第一二極管，第二全控開關(guān)反向并聯(lián)第二二極管，第一全控開關(guān)的發(fā)射極連接第二全控開關(guān)的發(fā)射極，第一全控開關(guān)的集電極引出第一節(jié)點，第二全控開關(guān)的集電極引出第二節(jié)點。