[發明專利]一種模塊化多電平直流變壓器拓撲結構及其控制方法

有效

• 申請號: 202110794410.8
• 申請日: 2021-07-14
• 公開（公告）號: CN113472212B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 陳武;金浩哲;舒良才;曲小慧;梅軍;雷家興;曹武
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M7/483
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 邢彬

1.一種模塊化多電平直流變壓器拓撲結構，其特征在于，所述拓撲結構由高壓濾波電感L_HV、半橋模塊閥組、諧振電感L_R、諧振電容C_R、變壓器T和全橋模塊構成，半橋模塊閥組A和半橋模塊閥組B串聯后連接高壓濾波電感L_HV構成高壓直流端口，全橋模塊A和全橋模塊B輸出并聯后，構成低壓直流端口；

所述半橋模塊閥組包含n個半橋模塊與一個閥組電感L_g，半橋模塊閥組A的上端經過諧振電容C_RA、諧振電感L_RA連接變壓器T_A原邊繞組上端；半橋模塊閥組A的下端連接變壓器T_A原邊繞組下端，變壓器T_A副邊繞組連接全橋模塊A的輸入端口；

所述半橋模塊閥組B的上端經過諧振電容C_RB、諧振電感L_RB連接變壓器T_B原邊繞組上端；半橋模塊閥組B的下端連接變壓器T_B原邊繞組下端，變壓器T_B副邊繞組連接全橋模塊B的輸入端口；

所述全橋模塊可以替換為橋式閥組模塊、三電平全橋模塊、三電平半橋模塊中的一種；

所述模塊化多電平直流變壓器拓撲結構的控制方法如下：

所述半橋模塊閥組產生階梯形半波，半橋模塊閥組A和半橋模塊閥組B互補工作；

在所述全橋模塊中，第一開關管S₁與第四開關管S4同時開通；第二開關管S₂與第三開關管S₃同時開通，第三開關管S₃滯后第一開關管S₁半個開關周期開通，全橋模塊A和全橋模塊B互補工作；

在每個開關周期中，半橋模塊閥組輸出電壓以階梯形式上升，第一開關管S₁與第四開關管S₄滯后半橋模塊閥組驅動波形開通，在半橋模塊閥組輸出電壓上升過程中，諧振電流先增大后減小，待諧振電感電流過零后，半橋模塊閥組輸出電壓以階梯形式下降，同時關閉第一開關管S₁與第四開關管S₄。

2.一種基于權利要求1所述的模塊化多電平直流變壓器拓撲結構的控制方法，其特征在于，所述全橋模塊替換為橋式閥組模塊，控制方法如下：

所述半橋模塊閥組產生階梯形半波，半橋模塊閥組A和半橋模塊閥組B互補工作；

在所述橋式閥組模塊中，半橋模塊第一開關管S_N1滯后第二開關管S_N2半個開關周期開通，橋式閥組模塊A和橋式閥組模塊B互補工作；

在每個開關周期中，半橋模塊閥組輸出電壓以階梯形式上升，橋式閥組模塊半橋模塊閥組1和半橋模塊閥組4半橋模塊中的第二開關管S_N2，以及半橋模塊閥組2和半橋模塊閥組3半橋模塊中第一開關管S_N1滯后半橋模塊閥組驅動波形逐個開通，在半橋模塊閥組輸出電壓上升過程中，諧振電流先增大后減小，待諧振電感電流過零后，半橋模塊閥組輸出電壓以階梯形式下降，相繼關斷橋式閥組模塊半橋模塊閥組1和半橋模塊閥組4半橋模塊中的第二開關管S_N2，以及半橋模塊閥組2和半橋模塊閥組3半橋模塊中第一開關管S_N1。

3.根據權利要求2所述的一種模塊化多電平直流變壓器拓撲結構的控制方法，其特征在于，所述半橋模塊閥組輸出階梯形半波，半橋模塊閥組A和半橋模塊閥組B互補工作，在所述橋式閥組模塊中，半橋模塊閥組在變壓器副邊產生階梯形電壓，橋式閥組模塊A和橋式閥組模塊B互補工作。