[發明專利]一種模塊化高變比隔離型直流-直流變換器

在審

• 申請號: 202110358099.2
• 申請日: 2021-04-01
• 公開（公告）號: CN112968612A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 梁佩佩;張笑天
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張海平

本發明公開了一種模塊化高變比隔離型直流?直流變換器，包括m個變換器子模塊，其中，m個變換器子模塊的輸入端串聯連接后作為變換器的信號輸入端，m個變換器子模塊的輸出端并聯連接后作為變換器的信號輸出端，該變換器具有較高的變比，實現高電壓小電流至低電壓大電流的轉換，且成本低，設備利用率高。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，涉及一種模塊化高變比隔離型直流-直流變換器。

背景技術

高壓直流(HVDC)輸電的快速發展和低壓直流(LVDC)配電的廣闊應用前景為中壓直流(MVDC)方案的發展提供了重要的推動力。當涉及到海上風電場的大規模集成和城市的大規模配電時，MVDC系統可能成為一個有利的選擇。與中壓交流(MVAC)系統相比，MVDC系統由于消除了額外的AC-DC或DC-AC環節，因此更為高效。

在MVDC系統中，中壓直流-直流變換器是關鍵設備，近十年來提出了各種解決方法，為了滿足MVDC和LVDC系統之間的高變比要求，雙有源全橋(Dual Active Bridge，DAB)變換器和模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter，MMC)是兩種主要的方案。

具有輸入串聯輸出并聯(Input Series Output Parallel，ISOP)結構的模塊化DAB擁有單個DAB的所有優點，如功率雙向流動、軟開關和高功率密度等。然而，DAB ISOP中變壓器的絕緣要求在中壓和高頻的應用中具有挑戰性，降低了變換器的可靠性。MMC的概念可以解決DAB ISOP拓撲應用中存在的問題。MMC通過引入總變壓器，降低了絕緣要求，提高了系統可靠性。然而，與DAB ISOP相比，因為MMC體積更大成本更高，因此設備利用率降低。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種模塊化高變比隔離型直流-直流變換器，該變換器具有較高的變比，實現高電壓小電流至低電壓大電流的轉換，且成本低，設備利用率高。

為達到上述目的，本發明所述的模塊化高變比隔離型直流-直流變換器包括m個變換器子模塊，其中，m個變換器子模塊的輸入端串聯連接后作為變換器的信號輸入端，m個變換器子模塊的輸出端并聯連接后作為變換器的信號輸出端。

各變換器子模塊均包括第一輸入電容、上橋臂、第一移相電感、下橋臂、隔離變壓器、第一隔直電容、第二輸入電容、第二移相電感、第二隔直電容及全橋整流模塊；

第一輸入電容的正端與上橋臂的正極相連接，上橋臂的負極與第一移相電感的一端及下橋臂的正極相連接，第一移相電感的另一端與隔離變壓器的原邊側正端相連，隔離變壓器的原邊側負端經第一隔直電容與第一輸入電容的負端及第二輸入電容的正端相連，第二輸入電容的負端與下橋臂的負極相連接；

隔離變壓器的副邊側正端與第二移相電感的一端相連，第二移相電感的另一端與全橋整流模塊的正端相連，隔離變壓器的副邊側負端與第二隔直電容的負端相連，第二隔直電容的正端與全橋整流模塊的負端相連；

第一輸入電容的正極作為變換器子模塊輸入端的正極，第二輸入電容的負極作為變換器子模塊輸入端的負極，全橋整流模塊的輸出端作為變換器子模塊的輸出端。

所述上橋臂由n個半橋模塊串聯而成。

所述下橋臂由n個半橋模塊串聯而成。

通過隔離變壓器實現不同電壓等級之間的電氣隔離。

通過m個變換器子模塊的輸入端串聯、輸出端并聯，實現高變比。

通過m個變換器子模塊的輸入端串聯、輸出端并聯，實現高電壓小電流到低電壓大電流的轉換。

本發明具有以下有益效果：