[實(shí)用新型]諧振變換器及其開關(guān)模塊、直流輸電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202022868555.1
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN214756077U
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝凱;遲震;張鋒;張志峰;杜宗印;王立國;倪佳煒
• 申請（專利權(quán)）人: 中天海洋系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/32
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 朱穎;劉芳

本申請?zhí)峁┝艘环N諧振變換器及其開關(guān)模塊、直流輸電系統(tǒng)，通過開關(guān)模塊中的旁開模塊控制開關(guān)模塊是否接入到諧振變換器的橋臂結(jié)構(gòu)中，以此利用多個開關(guān)模塊的冗余安裝布置，使得諧振變換器在一個或幾個開關(guān)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，能夠在不影響正常工作的情況下直接切換備用的開關(guān)模塊，替換掉損壞的開關(guān)模塊。解決了現(xiàn)有技術(shù)中模塊化多電平變換器的開關(guān)模塊損壞時(shí)無法維持正常工作，導(dǎo)致直流輸電系統(tǒng)可靠性差，安全性較低的技術(shù)問題，達(dá)到了保證諧振變換器的容錯率，提高諧振變換器使用壽命，提高直流輸電網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全性的技術(shù)效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及電力傳輸領(lǐng)域，尤其涉及一種諧振變換器及其開關(guān)模塊、直流輸電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

直流(HVDC)輸電技術(shù)始于20世紀(jì)20年代，目前已經(jīng)經(jīng)歷了三次技術(shù)革新。相比于傳統(tǒng)的交流輸配電技術(shù)，新型直流輸配電技術(shù)以其獨(dú)特的優(yōu)勢在大容量遠(yuǎn)距離輸電、直流智能微電網(wǎng)、高速軌道交通以及海洋觀測站等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。直流變換器是直流輸配電領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。模塊化多電平變換器技術(shù)因其高可靠性和低損耗的優(yōu)點(diǎn)在直流輸電領(lǐng)域得到越來越多的應(yīng)用。

目前，模塊化多電平變換器的開關(guān)模塊作為實(shí)現(xiàn)將直流電轉(zhuǎn)換為正弦或余弦波交流電的關(guān)鍵零部件，多個開關(guān)模塊串聯(lián)使用，利用階梯波逼近正弦波的原理，每個變換器中存在多個開關(guān)模塊。

但是，現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)模塊一般是焊接在電路板上的，在變換器安裝之后，如果任意一個開關(guān)模塊出現(xiàn)了不可逆的損壞，將會導(dǎo)致整個變換器不能正常工作，即現(xiàn)有技術(shù)中模塊化多電平變換器無法在有限個數(shù)的開關(guān)模塊出現(xiàn)故障時(shí)仍然正常工作，容錯率低，導(dǎo)致直流輸電系統(tǒng)可靠性差，安全性較低。

實(shí)用新型內(nèi)容

本申請?zhí)峁┮环N諧振變換器及其開關(guān)模塊、直流輸電系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中模塊化多電平變換器的開關(guān)模塊損壞時(shí)無法維持正常工作，導(dǎo)致直流輸電系統(tǒng)可靠性差，安全性較低的技術(shù)問題。

第一方面，本申請?zhí)峁┮环N諧振變換器的開關(guān)模塊，包括：

第一開關(guān)管、第二開關(guān)管、電容以及旁開模塊，第一開關(guān)管與第二開關(guān)管串聯(lián)組成半橋臂結(jié)構(gòu)，電容的正極與第一開關(guān)管的輸入端相連，電容的負(fù)極與第二開關(guān)管的輸出端相連，第一開關(guān)管的輸出端為開關(guān)模塊的高電位端，第二開關(guān)管的輸出端為開關(guān)模塊的低電位端；

旁開模塊的輸入端與高電位端連接，旁開模塊的輸出端與低電位端連接，旁開模塊用于控制開關(guān)模塊與模塊化多電平諧振變換器中的連接開關(guān)狀態(tài)。

在一種可能的設(shè)計(jì)中，旁開模塊包括第三開關(guān)管，第三開關(guān)管的輸入端與高電位端連接，第三開關(guān)管的輸出端與低電位端連接。

可選的，開關(guān)模塊還包括：續(xù)流模塊；續(xù)流模塊的輸入端與高電位端相連，續(xù)流模塊的輸出端與電容的正極相連，續(xù)流模塊用于給電容提供續(xù)流回路。

在一種可能的設(shè)計(jì)中，續(xù)流模塊包括續(xù)流二極管，續(xù)流二極管的輸入端與高電位端相連，續(xù)流二極管的輸出端與電容的正極相連。

可選的，續(xù)流二極管包括至少兩個并聯(lián)的二極管，二極管的輸入端與高電位端相連，二極管的輸出端與電容的正極相連。

可選的，第一開關(guān)管包括至少兩個并聯(lián)的功率開關(guān)管。

可選的，第二開關(guān)管包括至少兩個并聯(lián)的功率開關(guān)管。

可選的，第三開關(guān)管包括至少兩個并聯(lián)的功率開關(guān)管。

可選的，功率開關(guān)管包括：絕緣柵雙極型晶體管IGBT以及金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管MOSFET。

第二方面，本申請?zhí)峁┮环N諧振變換器，包括：

均壓模塊、上橋臂模塊、下橋臂模塊、振蕩模塊、變壓器以及整流模塊；

均壓模塊包括串聯(lián)的第一均壓電容與第二均壓電容；