[發明專利]一種均壓電路、裝置、方法及直流變壓器拓撲結構

在審

• 申請號: 202211092879.8
• 申請日: 2022-09-08
• 公開（公告）號: CN115580124A
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 趙彪;馬已青;崔彬;屈魯;吳錦鵬;余占清;曾嶸
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;H02M3/28
• 代理公司: 北京知聯天下知識產權代理事務所(普通合伙) 11594
• 代理人: 張迎新

本發明實施例公開一種均壓電路、裝置、方法及直流變壓器拓撲結構，所述方法包括：將實際關斷電流值與模式切換電流值進行對比；根據實際關斷電流值與模式切換電流值的對比結果確定工作模式。通過設置的均壓方法、均壓電路及均壓裝置，在器件實際關斷電流不小于模式切換電流時，第三支路起主導作用，第二支路起輔助作用，既保證器件均壓，又能夠有效降低器件的關斷損耗且不引入其他損耗，提高系統效率；在器件實際關斷電流小于模式切換電流時，第三支路不起作用，第二支路起均壓作用，能夠實現多級開關管串聯后的動態均衡，實現開關器件損耗的一致性，維持設備的正常運行且能夠降低器件的開關損耗。

技術領域

本發明實施例涉及電力電子技術領域，具體涉及一種均壓電路、裝置、方法及直流變壓器拓撲結構。

背景技術

隨著直流輸配電技術的發展，采用由IGBT與IGCT等全控型半導體開關器件構成的中高頻直流變壓器代替原有的工頻交流變壓器能夠有效降低系統的體積，減少占地面積，提高系統功率密度。但目前單個全控半導體器件所能承受的電壓有限，最高為6500V，且長期工作在該電壓等級下時，器件可靠性大大降低。

為了提高直流變壓器的電壓等級，現有兩種方式。

其一為采用模塊化串聯結構，利用支撐電容將n組低壓直流變壓器串聯，通過控制支撐電容電壓實現均壓以及系統電壓等級的提高。其優點是均壓效果好，但直流支撐電容體積較大，占地面積多，各模塊高頻隔離變壓器所需的絕緣等級均為系統所需的絕緣等級，導致變壓器體積增大。

另一種方式為器件直接串聯的方式，但需要解決器件電壓不均帶來的損耗不一致問題，目前主要有無源緩沖以及驅動側控制兩種思路實現器件電壓均勻。傳統的無源緩沖通過并聯電阻與電容，降低器件關斷時的電壓上升率，進而實現均壓目的，但由于均壓電阻損耗與電容容量有關，為了降低均壓支路損耗，均壓電容容值較小，均壓效果受限。驅動側控制均壓則主要集中在電壓源型器件之上，需要采集器件電壓進行閉環控制，需要額外的輔助電路與控制算法，且控制精度要求高，較為復雜。

發明內容

本發明所要解決的是采用模塊化串聯結構時，直流支撐電容體積大，占地面積多，采用器件直接串聯的方式時需要額外的輔助電路與控制算法，控制精度要求高的問題。

為實現上述技術目的，本發明提出了一種均壓電路，包括開關管Tin以及與開關管Tin并聯的第二支路和第三支路，所述第二支路和第三支路為動態均壓支路，所述第二支路包括電阻RSin和電容CSin，所述電阻RSin與電容CSin串聯構成RSin-CSin串聯結構；所述第三支路包括開關管Sin、二極管DSin和電容Cin，所述開關管Sin與二極管DSin反并聯構成Sin-DSin反并聯結構，所述Sin-DSin反并聯結構與所述電容Cin串聯。

優選地，還包括與開關管Tin并聯的第一支路和第四支路，所述第一支路為反并聯二極管支路，所述第四支路為靜態均壓支路。

優選地，所述第一支路包括二極管Din，所述二極管Din與開關管Tin反并聯；所述第四支路包括電阻Rin。

優選地，所述開關管Tin的第一電極連接至所述二極管Din的陰極，且所述開關管Tin的第二電極連接至所述二極管Din的陽極；

所述電容Cin的正極連接至所述開關管Sin的第二電極，所述電容Cin的負極連接至所述開關管Tin的發射極或者陰極；

所述開關管Sin的集電極或者陽極連接至所述開關管Tin的集電極或者陽極；

所述開關管Sin的第一電極連接至所述二極管DSin的陰極，且所述開關管Sin的第二電極連接至所述二極管DSin的陽極。

上述任意一項所述的均壓電路，應用于任意拓撲的直流變壓器中。

優選地，應用于DAB拓撲的直流變壓器中。