[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 |
| 地址： | 210096 江蘇省*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 模塊化 電平 直流 變壓器 拓撲 結構 及其 控制 方法 | ||
本發明涉及直流變壓器領域，具體的是一種模塊化多電平直流變壓器拓撲結構及其控制方法，拓撲結構由高壓濾波電感LHV、半橋模塊閥組、諧振電感LR、諧振電容CR、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LHV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。本發明的拓撲結構通過控制半橋模塊閥組與全橋模塊的輸出電壓可實現高壓直流端口與低壓直流端口間的功率交換，本發明中的直流變壓器拓撲結構僅使用少量的半橋，實現直流電壓變換，提高直流變壓器的可靠性，降低直流變壓器成本；通過控制實現低壓側全橋模塊開關管零電流關斷，提升變換效率與功率密度。
技術領域
本發明涉及直流變壓器領域，具體的是一種模塊化多電平直流變壓器拓撲結構及其控制方法。
背景技術
隨著可再生能源的普及和直流負荷的發展，直流輸電和配電技術正在迅速發展。直流變壓器可以實現不同電壓等級的直流輸配電網互聯，提高直流輸配電靈活性，但在實際應用中存在體積大、功率密度低的問題。
MMC(Modular Multilevel Converter，模塊化多電平換流器)結構具有模塊化、故障處理能力良好等優點廣泛運用于高壓直流輸電及電力電子變壓器等場合。目前，基于MMC結構的直流變壓器，工作頻率較低，直流儲能電容體積大，子模塊數量多，不利于實現緊湊化設計。
發明內容
為解決上述背景技術中提到的不足，本發明的目的在于提供一種模塊化多電平直流變壓器拓撲結構及其控制方法，通過半橋模塊閥組輸入串聯，全橋模塊輸出并聯，匹配不同電壓等級的直流母線，同時通過控制實現低壓側全橋模塊的零電流開關，從而提高直流變壓器的工作頻率與效率，降低建造成本、裝置體積。
本發明的目的可以通過以下技術方案實現：
一種模塊化多電平直流變壓器拓撲結構，所述拓撲結構由高壓濾波電感LHV、半橋模塊閥組、諧振電感LR、諧振電容CR、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LHV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。
進一步地，所述半橋模塊閥組包含n個半橋模塊與一個閥組電感Lg，半橋模塊閥組A的上端經過諧振電容CRA、諧振電感LRA連接變壓器TA原邊繞組上端；半橋模塊閥組A的下端連接變壓器TA原邊繞組下端，變壓器TA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CRB、諧振電感LRB連接變壓器TB原邊繞組上端；半橋模塊閥組B的下端連接變壓器TB原邊繞組下端，變壓器TB副邊繞組連接全橋模塊B的輸入端口。
進一步地，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。
一種模塊化多電平直流變壓器拓撲結構的控制方法，所述控制方法如下：
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；
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