[發(fā)明專利]一種可調(diào)壓的諧振型直流變換器及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110873910.0
• 申請(qǐng)日: 2021-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN113595401B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李彬彬;趙曉東;張丙旭;王志遠(yuǎn);李磊;徐殿國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 李智慧

本發(fā)明公開了一種可調(diào)壓的諧振型直流變換器及其控制方法，所述直流變換器由一次側(cè)部分、二次側(cè)部分和主變壓器三部分構(gòu)成；一次側(cè)部分包含一次側(cè)主橋臂、一次側(cè)輔助橋臂和輔助變壓器；二次側(cè)部分包含二次側(cè)整流橋、諧振電感和諧振電容；主變壓器承擔(dān)主要的傳輸功率；通過對(duì)輔助橋臂導(dǎo)通時(shí)序的控制，改變輔助變壓器電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)，并且可以實(shí)現(xiàn)所有開關(guān)器件的軟開關(guān)，進(jìn)而提升效率；對(duì)于升壓應(yīng)用場(chǎng)景，輔助變壓器置于一次側(cè)，電壓等級(jí)低，體積小，有利于提高變換器功率密度。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)輸入電壓的調(diào)節(jié)；一次側(cè)采用全控型IGBT器件，二次側(cè)采用二極管，且所有器件均可實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)；具有高效、高功率密度的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于直流輸變電領(lǐng)域，可調(diào)壓的諧振型直流變換器拓?fù)浼捌淇刂品椒ǎm用于海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)直流匯集場(chǎng)合。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)“雙碳”目標(biāo)的提出，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電為代表的可再生能源發(fā)電技術(shù)飽受關(guān)注。其中，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)最成熟、開發(fā)規(guī)模最大、應(yīng)用前景最為廣闊，但陸上風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)趨于飽和。為獲取更多、更加穩(wěn)定的電能，風(fēng)電場(chǎng)逐漸向遠(yuǎn)海發(fā)展，離岸距離越來越遠(yuǎn)。另一方面，為了降低海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)成本，單機(jī)容量越來越大。在這種長(zhǎng)距離輸電的場(chǎng)合下，高壓直流輸電技術(shù)比高壓交流輸電技術(shù)在成本和效率上更具優(yōu)勢(shì)，因此通過直流輸電技術(shù)將電能送出更經(jīng)濟(jì)高效。因而亟需可調(diào)壓的大功率直流變換器將低壓直流升壓至中壓，實(shí)現(xiàn)直流風(fēng)場(chǎng)與中壓直流輸電網(wǎng)的互聯(lián)。近年來也有一些學(xué)者致力于研究適用于該場(chǎng)景的直流變換器，目前的主流方案包括串聯(lián)諧振型直流變換器和雙有源橋變換器。但二者均存在一些問題：前者受限于變頻調(diào)壓的控制方式，難以應(yīng)用于大功率場(chǎng)景；后者由于軟開關(guān)范圍小，難以實(shí)現(xiàn)較高的功率密度和效率。因此有必要提出一種大功率、高效率、小體積、低成本、高功率密度的可調(diào)壓的諧振型直流變換器。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供了一種用于海上風(fēng)電場(chǎng)直流匯集的可調(diào)壓的諧振型直流變換器及其控制方法。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)輸入電壓的調(diào)節(jié)；一次側(cè)采用全控型IGBT器件，二次側(cè)采用二極管，且所有器件均可實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)；具有高效、高功率密度的特點(diǎn)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種可調(diào)壓的諧振型直流變換器，包括一次側(cè)部分、二次側(cè)部分和主變壓器，其中：

一次側(cè)部分包含第一輸入電容C_i1、第二輸入電容C_i2、第一開關(guān)管S₁、第二開關(guān)管S₂、第三開關(guān)管S₃、第四開關(guān)管S₄、第五開關(guān)管S₅、第六開關(guān)管S₆和輔助變壓器T_aux；

輔助變壓器T_aux包含輔助變壓器一次側(cè)繞組和輔助變壓器二次側(cè)繞組，輔助變壓器一次側(cè)繞組和輔助變壓器二次側(cè)繞組變比為1：n₂；

二次側(cè)部分包含輸出電容C_o、第一整流二極管D₁、第二整流二極管D₂、第三整流二極管D₃、第四整流二極管D₄、諧振電感L_r和諧振電容C_r；

主變壓器包含主變壓器一次側(cè)繞組、主變壓器二次側(cè)繞組和勵(lì)磁電感L_m，主變壓器一次側(cè)繞組、主變壓器二次側(cè)繞組變比為1：n₁；