[发明专利]一种具有故障电流阻断能力的高压DC/DC变换器

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高压DC/DC变换器，更具体涉及一种具有故障电流阻断能力的高压DC/DC变换器。

背景技术：

目前，直流输电技术已经成为解决大规模电能的远距离输送、新能源的并网及消纳、区域交流互联电网的安全稳定性提高等问题的最有效技术手段之一。随着直流输电技术的不断发展，未来实现直流线路之间的互联，从而形成多电压等级的混合直流骨干电网是必然的趋势。而DC/DC变换器作为直流电网中必不可少的关键设备，它能够实现不同电压等级的直流线路之间的互联，因此大力促进DC/DC变换器的研制进程成为关键。

模块化多电平换流技术以其独特的技术优势，如模块化设计、效率高、扩展性好、输出电压谐波含量少等，正逐渐广泛的应用于直流输电领域。目前已有专利和文献提出采用半桥式模块化多电平换流器和中/高频变压器来构建DC/DC变换器，这种类型的DC/DC变换器虽然具备潮流方向双向可控、直流电压变换、快速功率调节、以及电气隔离等功能，但是它在阻断故障电流时需要同时闭锁变压器两边的模块化多电平换流器，从而影响直流电网非故障部分的正常运行。此外，也有专利和文献提出采用全桥式模块化多电平换流器和中/高频变压器来构建DC/DC变换器，这种类型的DC/DC变换器在具备上述功能的同时，还具有阻断故障电流且使得非故障部分能正常运行的能力，但是它需要使用的半导体器件数量多、器件损耗大。

本发明提出的一种具有故障电流阻断能力的高压DC/DC变换器，可以解决上述问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种具有故障电流阻断能力的高压DC/DC变换器，所述DC/DC变换器使得非故障部分能继续正常运行。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种具有故障电流阻断能力的高压DC/DC变换器，所述DC/DC变换器包括混合式模块化多电平换流单元和中频变压器或高频变压器；每个所述混合式模块化多电平换流单元通过所述中频变压器或高频变压器彼此连接。

本发明提供的一种具有故障电流阻断能力的高压DC/DC变换器，所述DC/DC变换器设有至少两个混合式模块化多电平换流单元；所述混合式模块化多电平换流单元包括至少两个并联的桥臂单元和输出端；所述桥臂单元包括两个串联的桥臂；所述输出端设置在所述两个串联的桥臂间。

本发明提供的一种具有故障电流阻断能力的高压DC/DC变换器，所述桥臂包括至少两个串联的子模块；所述子模块与电抗器串联；所述子模块包括串联的组件1和组件2。

本发明提供的另一优选的一种具有故障电流阻断能力的高压DC/DC变换器，所述组件1包括并联的IGBT支路1、IGBT支路2和电容支路；所述IGBT支路1包括两个串联的IGBT模块；所述IGBT支路2包括串联的IGBT模块和二极管；所述电容支路包括电容。

本发明提供的再一优选的一种具有故障电流阻断能力的高压DC/DC变换器，所述IGBT模块包括IGBT管和与所述IGBT管反并联的二极管；所述子模块的输入端设置在所述IGBT支路1的两个串联的IGBT模块中间。

本发明提供的又一优选的一种具有故障电流阻断能力的高压DC/DC变换器，所述组件2包括并联的IGBT支路3和电容支路；所述IGBT支路3包括两个串联的IGBT模块；所述电容支路包括电容。

本发明提供的又一优选的一种具有故障电流阻断能力的高压DC/DC变换器，所述IGBT模块包括IGBT管和与所述IGBT管反并联的二极管；所述子模块的输出端设置在所述IGBT支路3的两个串联的IGBT模块中间。

本发明提供的又一优选的一种具有故障电流阻断能力的高压DC/DC变换器，设每个组件的电容电压为V_c，所述组件1不输出负电压-V_c，则所述桥臂的最大输出电压范围在(0,(X+Y)V_c)之间，直流电压和交流相电压峰值分别通过下式确定：

V_dc＝(X+Y)V_c