[發(fā)明專利]級(jí)聯(lián)型直流變壓器及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011148810.3
• 申請(qǐng)日: 2020-10-23
• 公開（公告）號(hào): CN112532062B
• 公開（公告）日: 2022-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁宇波;袁曉東;劉瑞煌;楊景剛;張宸宇;葛雪峰;陳亮;李娟;孫天奎;羅飛;張航
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院;中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335
• 代理公司: 北京瀚仁知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11482
• 代理人: 宋寶庫;屠曉旭

本發(fā)明屬于直流變壓器領(lǐng)域，具體涉及了一種級(jí)聯(lián)型直流變壓器及其控制方法，旨在解決作為直流變壓器功率單元的變換器內(nèi)部參數(shù)存在差異，導(dǎo)致高壓側(cè)電容電壓發(fā)散，進(jìn)而導(dǎo)致變壓器無法正常運(yùn)行的問題。本發(fā)明包括：級(jí)聯(lián)型直流變壓器包括N臺(tái)隔離型DC?DC功率變換單元以及2N?1個(gè)均壓?jiǎn)卧痪鶋簡(jiǎn)卧约?jí)聯(lián)方式嵌入N臺(tái)隔離型DC?DC功率變換單元的2N個(gè)高壓側(cè)H橋單元之間；N臺(tái)隔離型DC?DC功率變換單元的低壓側(cè)通過并聯(lián)方式連接。每臺(tái)隔離型DC?DC功率變換單元包括一個(gè)高頻變壓器、三個(gè)H橋單元以及對(duì)應(yīng)的母線電容。本發(fā)明通過均壓?jiǎn)卧獙?shí)現(xiàn)隔離型DC?DC功率變換單元的電壓均衡化，避免高壓側(cè)電容電壓出現(xiàn)發(fā)散現(xiàn)象，保證了級(jí)聯(lián)型直流變壓器運(yùn)行的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于直流變壓器領(lǐng)域，具體涉及了一種級(jí)聯(lián)型直流變壓器及其控制方法。

背景技術(shù)

目前，現(xiàn)有配電網(wǎng)均采用交流形式進(jìn)行電能傳輸。近年來，如計(jì)算機(jī)、手機(jī)、平板電腦等消費(fèi)類電子產(chǎn)品、LED、數(shù)據(jù)中心和電動(dòng)汽車等直流負(fù)荷和光伏、風(fēng)能和太陽能等分布式可再生能源在配電系統(tǒng)中所占比例越來越重，通過構(gòu)建直流配電網(wǎng)可以直接實(shí)現(xiàn)可再生能源與直流負(fù)荷之間的能量交互，從而節(jié)省大量電能變換環(huán)節(jié)，進(jìn)一步減小成本、降低損耗以及提高電能傳輸效率。另外，與傳統(tǒng)交流配電網(wǎng)相比，直流配電網(wǎng)具有供電容量更大、供電半徑更長、電能質(zhì)量問題不突出，并且不存在無功補(bǔ)償問題等優(yōu)勢(shì)。

直流變壓器是未來直流配電網(wǎng)的重要組成部分。與傳統(tǒng)交流電力變壓器相比，直流變壓器一般可通過采用電力電子換流器和高頻（相對(duì)工頻而言）隔離變壓器構(gòu)成，通過控制電力電子換流器和高頻變壓器可以實(shí)現(xiàn)不同直流電壓等級(jí)之間的能量變換與電氣隔離。此外，直流變壓器還具備裝置自動(dòng)保護(hù)、故障隔離和直流端口能量雙向流動(dòng)等功能。

面向中壓10kV等級(jí)配電應(yīng)用的直流變壓器，受功率半導(dǎo)體耐壓水平限制，一般可由多個(gè)功率變換單元構(gòu)成。為實(shí)現(xiàn)高功率密度，可選用三有源橋變換器作為直流變壓器功率單元，然而當(dāng)變換器內(nèi)部電路參數(shù)存有差異時(shí)，高壓側(cè)電容電壓將會(huì)出現(xiàn)發(fā)散現(xiàn)象，從而導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，即作為直流變壓器功率單元的變換器內(nèi)部參數(shù)存在差異，導(dǎo)致高壓側(cè)電容電壓發(fā)散，進(jìn)而導(dǎo)致變壓器無法正常運(yùn)行的問題，本發(fā)明提供了一種級(jí)聯(lián)型直流變壓器，該級(jí)聯(lián)型直流變壓器包括N臺(tái)隔離型DC-DC功率變換單元以及2N-1個(gè)均壓?jiǎn)卧?/p>

所述N臺(tái)隔離型DC-DC功率變換單元中第一隔離型DC-DC功率變換單元的P1端作為所述級(jí)聯(lián)型直流變壓器的第一直流端口的正極，第N隔離型DC-DC功率變換單元的N2端作為所述級(jí)聯(lián)型直流變壓器的第一直流端口的負(fù)極；

所述N臺(tái)隔離型DC-DC功率變換單元的P3端連接到一起作為所述級(jí)聯(lián)型直流變壓器的第二直流端口的正極，N3端連接到一起作為所述級(jí)聯(lián)型直流變壓器的第二直流端口的負(fù)極；

所述N臺(tái)隔離型DC-DC功率變換單元中第n隔離型DC-DC功率變換單元的N2端連接至第n+1隔離型DC-DC功率變換單元的P1端；

所述N臺(tái)隔離型DC-DC功率變換單元的P1端和N1端分別連接至所述2N-1個(gè)均壓?jiǎn)卧械?,3,5,…,2N-3,2N-1均壓?jiǎn)卧腃1端和q端；

所述N臺(tái)隔離型DC-DC功率變換單元中第1,2,…,N-1隔離型DC-DC功率變換單元的P2端和N2端分別連接至所述2N-1個(gè)均壓?jiǎn)卧械?,4,6,…,2N-4,2N-2均壓?jiǎn)卧腃1端和q端；

所述2N-1個(gè)均壓?jiǎn)卧械?N-1均壓?jiǎn)卧腡2端連接至所述第N隔離型DC-DC功率變換單元的N2端，其余2N-2個(gè)均壓?jiǎn)卧械趎均壓?jiǎn)卧腡2端連接至第n+1均壓?jiǎn)卧膓端；

其中，1≤n≤N，代表N臺(tái)隔離型DC-DC功率變換單元中第n臺(tái)隔離型DC-DC功率變換單元或2N-1個(gè)均壓?jiǎn)卧械趎個(gè)均壓?jiǎn)卧?/p>