[發(fā)明專利]一種模塊化高電壓傳輸比直流變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110255605.5
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113037081B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳武;金浩哲;舒良才;李容冠;蘭建西
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02M3/156
• 分類號: H02M3/156;H02M1/088
• 代理公司: 北京同輝知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11357
• 代理人: 張明利

本發(fā)明涉及直流變壓器領(lǐng)域，具體的是一種模塊化高電壓傳輸比直流變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方法，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由高壓濾波電容C_HV、高壓濾波電感L_HV、高壓側(cè)晶閘管、N個功率模塊組、低壓濾波電感L_LV與低壓濾波電容C_LV組成。功率模塊組均包含一個輸入端口與一個輸出端口，N個功率模塊組輸入串聯(lián)后，連接高壓側(cè)晶閘管、高壓濾波電感、高壓濾波電容與低壓濾波電容，構(gòu)成高壓直流端口；N個功率模塊組輸出并聯(lián)后，連接低壓濾波電感與低壓濾波電容，構(gòu)成低壓直流端口。本發(fā)明相比于傳統(tǒng)直流變壓器，具有模塊數(shù)少，成本低與體積小的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明中的直流變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)僅使用少量的半橋，可實(shí)現(xiàn)高傳輸比的直流電壓變換，從而降低直流變壓器成本，提升功率密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及直流變壓器領(lǐng)域，具體的是一種模塊化高電壓傳輸比直流變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方法。

背景技術(shù)

隨著光伏、風(fēng)能等可再生能源的普及以及直流輸配電技術(shù)的迅速發(fā)展，不同電壓等級、結(jié)構(gòu)的直流輸配電網(wǎng)之間互聯(lián)成為一種發(fā)展趨勢。直流變壓器可以連接不同電壓等級的直流輸電、配電網(wǎng)，提高直流輸配電的靈活性與可靠性，其重要性日益凸顯。MMC結(jié)構(gòu)具有模塊化、故障處理能力良好等優(yōu)點(diǎn)廣泛運(yùn)用于高壓直流輸電及電力電子變壓器等場合。當(dāng)直流變壓器連接高壓與中壓直流母線時，在實(shí)現(xiàn)雙向功率傳輸?shù)耐瑫r，還要滿足高電壓轉(zhuǎn)換比的需求。目前，基于MMC結(jié)構(gòu)的直流變壓器，閥組需要承受高壓直流端口電壓與低壓直流端口電流，需要子模塊數(shù)量多，增加了直流變壓器的成本和體積。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述背景技術(shù)中提到的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種模塊化高電壓傳輸比直流變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及控制方法，解決了在中高壓直流母線互聯(lián)場合下，高電壓傳輸比直流變壓器，模塊數(shù)量多，成本高、體積大的問題。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種模塊化高電壓傳輸比直流變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，所述拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由高壓濾波電容C_HV、高壓濾波電感L_HV、高壓側(cè)晶閘管、N個功率模塊組、低壓濾波電感L_LV與低壓濾波電容C_LV組成；

所述功率模塊組均包含一個輸入端口與一個輸出端口，N個功率模塊組輸入串聯(lián)后，連接高壓側(cè)晶閘管、高壓濾波電感、高壓濾波電容與低壓濾波電容，構(gòu)成高壓直流端口；N個功率模塊組輸出并聯(lián)后，連接低壓濾波電感與低壓濾波電容，構(gòu)成低壓直流端口。

進(jìn)一步地，所述高壓側(cè)晶閘管由兩個晶閘管組成，第一晶閘管和第二晶閘管反向并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述功率模塊組內(nèi)部由半橋模塊閥組與六個晶閘管組成，半橋模塊閥組包含n個半橋模塊與一個閥組電感Lg，第三晶閘管與第六晶閘管、第四晶閘管與第七晶閘管、第五晶閘管與第八晶閘管反向并聯(lián)，在功率模塊組內(nèi)，半橋模塊閥組正極連接第三晶閘管陽極與第六晶閘管陰極，半橋模塊閥組負(fù)極連接第四晶閘管陽極與第七晶閘管陰極，第五晶閘管陰極與第八晶閘管陽極，半橋模塊閥組正極與第四晶閘管陰極、第七晶閘管陽極構(gòu)成功率模塊組輸入端口；第三晶閘管陰極、第六晶閘管陽極與第五晶閘管陽極、第八晶閘管陰極構(gòu)成功率模塊組輸出端口。

進(jìn)一步地，所述晶閘管由多個低耐壓的晶閘管串聯(lián)組合形成，或者替換為串聯(lián)高壓IGCT閥或其他半導(dǎo)體雙向開關(guān)。

進(jìn)一步地，所述半橋模塊均包括兩個開關(guān)管串接組成的橋臂以及并聯(lián)在橋臂兩端的電容，橋臂上開關(guān)管與電容的連接點(diǎn)為半橋單元的正極，橋臂下開關(guān)管與電容的連接點(diǎn)為半橋單元的負(fù)極，半橋單元的橋臂中點(diǎn)為半橋模塊的輸入端，半橋單元的負(fù)極為半橋模塊的輸出端，n個相同的半橋模塊串聯(lián)構(gòu)成功率模塊組的半橋模塊閥組。

一種模塊化高電壓傳輸比直流變壓器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制方法，所述控制方法如下：