[发明专利]一种DC-DC变换器及控制方法

权利要求书

1.一种DC-DC变换器，由高压直流侧平波电抗器L和m个高频链单元构成，m为正整数；所述的高频链单元包含n个级联的子模块SM_i，1≤i≤n，i和n均为正整数、一个谐振电容C_s、一个谐振电感L_s、一台高频变压器HFT和一个低压直流侧H桥模块；所述的子模块SM_i包含第一连接端子T1、第二连接端子T2及机械旁路开关K，其特征在于：第一个所述的高频链单元的第一个子模块SM₁的第一连接端子T1与平波电抗器L的一端连接，平波电抗器L的另一端连接至高压直流侧的正极；第m个高频链单元的第n个子模块SM_n的第二连接端子T2与高压直流侧的负极连接；第j个高频链单元的第i+1个子模块SM_i+1的第一连接端子T1与第i个子模块SM_i的第二连接端子T2连接，第i+1个子模块SM_i+1的第二连接端子T2与第i+2个子模块SM_i+2的第一连接端子T1连接，1≤j≤m，j为正整数；高频链单元的第一个子模块SM₁的第一连接端子T1与谐振电容C_s的一端连接，谐振电容C_s与谐振电感L_s串联后与高频变压器HFT的连接端子a连接，高频链单元的第n个子模块SM_n的第二连接端子T2与高频变压器HFT的连接端子b连接，高频变压器HFT的连接端子c、d与低压直流侧H桥模块的输入连接；所有低压直流侧H桥模块的输出正极并联，并联的低压直流侧H桥模块的输出正极与低压直流侧的正极连接；所有低压直流侧H桥模块的输出负极并联，并联的低压直流侧H桥模块的输出负极与低压直流侧的负极连接；

对所述的DC-DC变换器控制方法为：正常情况下，每一个所述高频链单元的n个级联子模块的第一连接端子T1和第二连接端子T2之间的机械旁路开关K均处于开路状态；n个级联子模块中的r个为冗余工作状态，r为整数且0≤r<n，即子模块的第一半导体开关S1为关断状态，第二半导体开关S2为导通状态；其余n-r个级联子模块输出带有直流偏置的高频方波电压，即子模块输出电压为正时，其第一半导体开关S1为导通状态，第二半导体开关S2为关断状态，子模块输出电压为零时，其第一半导体开关S1为关断状态，第二半导体开关S2为导通状态；高频链单元的低压直流侧H桥模块始终输出交流方波电压，即低压直流侧H桥模块输出方波电压为正时，其第一半导体开关Q1为导通状态，第二半导体开关Q2为关断状态，第三半导体开关Q3为关断状态，第四半导体开关Q4为导通状态，低压直流侧H桥模块输出方波电压为负时，其第一半导体开关Q1为关断状态，第二半导体开关Q2为导通状态，第三半导体开关Q3为导通状态，第四半导体开关Q4为关断状态；通过控制高频链单元级联子模块SM_i产生的带有直流偏置的高频方波电压与低压直流侧H桥模块产生的高频方波电压之间的相位差，控制由高压直流侧向低压直流侧传输的功率。

2.如权利要求1所述的DC-DC变换器，其特征在于：当高频链单元内的任意一个子模块内部出现故障或损坏时，其第一连接端子T1和第二连接端子T2之间的机械旁路开关K闭合，使发生损坏或故障的子模块与电路其余部分的联系切断；发生故障的子模块被旁路后，剩余级联子模块仍然输出带有直流偏置的高频方波电压，DC-DC变换器仍能够正常运行。