[發(fā)明專利]一種模塊化混合型直流功率放大器

在審

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• 申請日: 2023-03-30
• 公開（公告）號: CN116388703A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷懷廣;周靜;劉棟;李彬彬;楊杰;高陽;寇龍澤;韓林潔
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院有限公司;哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H03F1/32
• 分類號: H03F1/32;H03F3/68;H03F3/20;H03F1/42
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 王恒

1.一種模塊化混合型直流功率放大器，其特征在于，它包括核心單元和外圍配置單元，核心單元包括模塊化開關(guān)功率放大單元(1)和線性功率放大單元(2)，外圍配置單元包括聯(lián)網(wǎng)變壓器(31)、測量單元(32)、匯集單元(33)、通信單元(34)、主控制單元(35)、保護(hù)單元(36)、信號輸入單元(37)和橋臂控制單元(38)；聯(lián)網(wǎng)變壓器為三相結(jié)構(gòu)；

模塊化開關(guān)功率放大單元(1)采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)，模塊化多電平換流器的交流側(cè)通過聯(lián)網(wǎng)變壓器(31)與交流電源相連，線性功率放大單元(2)與模塊化開關(guān)功率放大單元(1)的橋臂串聯(lián)；

模塊化開關(guān)功率放大單元(1)用于利用全/半橋子模塊開通關(guān)斷特性，結(jié)合主控制單元(35)輸出的相關(guān)的控制策略實(shí)現(xiàn)交直流波形的變換；

線性功率放大單元(2)用于利用其響應(yīng)帶寬高、輸出精度高的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)模塊化開關(guān)功率放大單元(1)帶來紋波與偏差的快速補(bǔ)償，保障輸出電壓精度；

聯(lián)網(wǎng)變壓器(31)用于提供模塊化開關(guān)功率放大單元(1)的閥側(cè)三相電壓，同時(shí)與交流電源起到電氣隔離作用；

測量單元(32)用于對模塊化開關(guān)功率放大單元(1)中的交直流側(cè)電壓u_o、各橋臂電流、混合功放輸出端口電壓、電流進(jìn)行測量和采集，同時(shí)將測量和采集的交直流側(cè)電壓u_o、各橋臂電流、混合功放輸出端口電壓、電流輸入至通信單元(34)；

通信單元(34)包括數(shù)字量光纖通信以及模擬量低壓差分通信，用于接收測量單元(32)采集的交直流側(cè)電壓u_o、各橋臂電流、混合功放輸出端口電壓、電流，還用于與主控制單元(35)之間進(jìn)行控制與測量信息的交互，還用于與橋臂控制單元(38)之間進(jìn)行主控與橋臂信息的信息交互；

匯集單元(33)用于與橋臂控制單元(38)之間實(shí)現(xiàn)開關(guān)信號和電容電壓的數(shù)據(jù)交互；即匯集單元(33)主要起數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)匯集的作用，一方面橋臂內(nèi)子模塊的開關(guān)信號需要經(jīng)過匯集單元(33)傳輸過來，同時(shí)橋臂內(nèi)所有子模塊電容電壓的采樣模擬量需要經(jīng)過匯集單元(33)返送給橋臂控制單元(38)；

主控制單元(35)用于收集經(jīng)通信單元(34)傳送的測量單元(32)測得的交直流側(cè)電壓u_o、各橋臂電流、混合功放輸出端口電壓、電流、保護(hù)單元(36)上傳的故障信號，并且執(zhí)行控制策略，將生成的控制信號經(jīng)由通信單元(34)傳遞至橋臂控制單元(38)；

保護(hù)單元(36)用于模塊化混合型直流功率放大器運(yùn)行異常時(shí)提供相應(yīng)的保護(hù)措施，故障包括過壓、過流、過熱、器件老化的故障信號的故障檢測與保護(hù)，同時(shí)將該故障信號發(fā)送至主控制單元(35)；

信號輸入單元(37)用于將外部信號u_ref輸入至主控制單元(35)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模塊化混合型直流功率放大器，其特征在于，所述模塊化開關(guān)功率放大單元(1)采用模塊化多電平換流器結(jié)構(gòu)，該模塊化多電平換流器由三相電路構(gòu)成，每一相包含上、下兩個(gè)橋臂，共計(jì)6個(gè)橋臂，即Arm1至Arm6表示；每個(gè)橋臂中的所有子模塊一般由橋臂控制單元(38)控制。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種模塊化混合型直流功率放大器，其特征在于，所述模塊化多電平換流器的各橋臂由一個(gè)電感器L、N₁個(gè)半橋子模塊、N₂個(gè)全橋子模塊串聯(lián)而成，N₁+N₂＝N，電感器L與子模塊串聯(lián)連接；其中，全橋子模塊包含一個(gè)全橋功率單元以及一組電容器C；半橋子模塊包含一個(gè)半橋功率單元以及一組電容器C；N₁、N₂、N均大于0。