[发明专利]一种用于新能源接入直流电网的直流变压器及其实现方法

权利要求书

1.一种用于新能源接入直流电网的直流变压器，所述直流变压器采用隔离型DC/DC变换器方式，其特征在于，所述直流变压器包括低压侧的全桥变换器和高压侧的模块化多电平变换器，所述低压侧的单相全桥变换器和高压侧的单相模块化多电平变换器通过高频变压器连接。

2.如权利要求1所述的直流变压器，其特征在于，所述单相全桥变换器由四个桥臂构成，每个桥臂由IGBT器件以及与其反并联的二极管组成，所述的高频变压器的一次侧一端连接在上下桥臂之间的一个支路上，另一端通过一个电容-电感串联支路连接在上下桥臂之间的另一支路上。

3.如权利要求1所述的直流变压器，其特征在于，所述模块化多电平变换器由两相四个桥臂单元构成，每一相由上下两个桥臂组成；每个桥臂由一个电抗器L与N个结构相同的子模块串联组成。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述的用于新能源接入直流电网的直流变压器的实现方法，其特征在于，所述方法包括：

①确定直流变压器中低压侧与高压侧等效交流电压关系；

②确定直流变压器中低压侧输出电压的吸收功率；

③确定直流变压器中模块化多电平换流器的桥臂输出电压的开关频率。

5.如权利要求4所述的用于新能源接入直流电网的直流变压器的实现方法，其特征在于，所述步骤①中，直流变压器低压侧输出电压v_AB和高压侧输出电压v_abp均为正弦波形，均等效为两个正弦电压源，通过将高压侧的桥臂电感折算到高频变压器原边，得到直流变压器交流环节等效电路；所述直流变压器中的低压侧与高压侧交流电压表示为：

$(L_{1k}+L_p)\frac{{\mathrm{di}}_s\left(t\right)}{dt}+v_{abp}\left(t\right)=v_{AB}\left(t\right)$

其中，L_P为模块化多电平变换器的桥臂电抗器L折算到高频变压器原边的值，L_1k为中间高频变压器漏电感，i_s为传输线路上的电流；v_abp为直流变压器高压侧输出电压，v_AB为直流变压器低压侧输出电压，t为电压和电流的时域值。

6.如权利要求4所述的用于新能源接入直流电网的直流变压器的实现方法，其特征在于，所述步骤②中，通过调节低压侧输出电压v_AB和高压侧输出电压v_abp的相位差与幅值控制功率的流动方向和大小，当v_abp滞后于v_AB的相位为σ角度，得到v_AB的吸收功率为：

其中，L_P为模块化多电平变换器的桥臂电抗器L折算到高频变压器原边的值，L_1k为中间高频变压器漏电感，i_s为传输线路上的电流；v_abp为直流变压器高压侧输出电压，v_AB为直流变压器低压侧输出电压，σ为直流变压器低压侧输出电压v_AB和直流变压器高压侧输出电压v_abp的相位差角度，ω为等效电路上电感的角频率。