[發(fā)明專利]空間用耦合電感式高壓大功率直流變換器及其控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010156434.6
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111277142B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 霍群海;尹靖元;吳理心;韋統(tǒng)振
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158
• 代理公司: 北京瀚仁知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11482
• 代理人: 宋寶庫;王強

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體提供一種空間用耦合電感式高壓大功率直流變換器，該變換器包括第一MMC模塊組和第二MMC模塊組，第一MMC模塊組與第二MMC模塊組均包括多個串聯(lián)的MMC子模塊，第一電感器的第一端與第一直流端口的第一電極連接，第一電感器的第二端與第一MMC模塊組和第二MMC模塊組的第一端連接；第一MMC模塊組的第二端與第一直流端口和第二直流端口的第二電極連接，第二MMC模塊組的第二端與第一電容器、第二電容器和第二電感器的第一端連接；第二電感器的第二端與第二直流端口的第一電極連接，第一電容器和第二電容器的第二端與第一直流端口和第二直流端口的第二電極連接。本發(fā)明有效降低了變換器的開關(guān)損耗，進一步提高了輸出電壓等級。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種空間用耦合電感式高壓大功率直流變換器及其控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

當(dāng)今社會，環(huán)境和能源問題已經(jīng)成為世界各國關(guān)注的熱點。在各種新能源與可再生能源迅速發(fā)展的影響下，電源系統(tǒng)正朝著燃料電池、光伏發(fā)電及風(fēng)力發(fā)電等新型能源綜合應(yīng)用的混合能源領(lǐng)域發(fā)展，電壓等級越來越高，單機容量越來越大。如今雙向變換器已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于蓄電池充放電、電動汽車車載電源、直流不間斷電源系統(tǒng)、航空能源、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)等領(lǐng)域中。

然而，現(xiàn)有的雙向直流變換器存在開關(guān)損耗大、整體效率低、輸出電壓和功率等級低等缺點。相應(yīng)地，隨著空間電源大功率需求的快速發(fā)展，本領(lǐng)域需要新型雙向直流變換器來解決這些問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即為了解決現(xiàn)有雙向直流變換器開關(guān)損耗大、整體效率低、輸出電壓和功率等級低等技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種空間用耦合電感式高壓大功率直流變換器及其控制系統(tǒng)。本發(fā)明的變換器采用MMC(Modular MultilevelConverter，模塊化多電平換流器)作為開關(guān)模塊進行投切控制，可有效降低變換器損耗和諧波水平，大幅提高設(shè)備容量，進一步提高直流變換器的輸出電壓等級，實現(xiàn)電能高效變換。

具體而言，在第一方面，本發(fā)明的空間用耦合電感式高壓大功率直流變換器包括第一MMC模塊組、第二MMC模塊組、第一電容器、第二電容器、第一電感器和第二電感器，所述第一MMC模塊組包括多個串聯(lián)的第一MMC子模塊，所述第二MMC模塊組包括多個串聯(lián)的第二MMC子模塊；所述第一電感器的第一端與所述第一直流端口的第一電極連接，所述第一電感器的第二端與所述第一MMC模塊組和所述第二MMC模塊組的第一端連接；所述第一MMC模塊組的第二端與所述第一直流端口和所述第二直流端口的第二電極連接，所述第二MMC模塊組的第二端與所述第一電容器、所述第二電容器和所述第二電感器的第一端連接；所述第二電感器的第二端與所述第二直流端口的第一電極連接，所述第一電容器和所述第二電容器的第二端與所述第一直流端口和所述第二直流端口的第二電極連接；所述第一電感器與所述第二電感器正向耦合且共用磁芯。

在上述直流變換器的優(yōu)選實施方式中，所述雙向直流變換器還包括第三電感器和第三電容器；所述第三電感器連接在所述第二電感器的第二端與所述第二直流端口的第一電極之間，所述第三電容器連接在所述第二直流端口的第一電極與第二電極之間。

在上述直流變換器的優(yōu)選實施方式中，所述第二電容器的第二端與所述第二直流端口的第二電極之間設(shè)置有電阻器。

在上述直流變換器的優(yōu)選實施方式中，所述第一MMC子模塊和所述第二MMC子模塊均為半橋功率MMC子模塊、全橋功率MMC 子模塊或箝位雙MMC子模塊。