[发明专利]交错连接软开关混合型多电平直流互联变流器

说明书

本发明提出一种交错连接软开关混合型多电平直流互联变流器，属于中高压直流输、配电技术领域。变流器包括桥式斩波器、电力电子电容桥臂和两个相同的电力电子电抗桥臂；桥式斩波器两桥臂均分别由两个电力电子串联开关组串联构成；桥式斩波器正极接入该变流器高压正极端，负极接入该变流器高压负极端；电容桥臂正极接入该变流器高压正极端，负极接入该变流器高压负极端；两电抗桥臂正极分别接入桥式斩波器两桥臂中点，两电抗桥臂负极均接入该变流器低压正极端。本发明采用无变压器的非隔离方式实现不同直流电压等级的功率变换，使电力电子串联开关组内全部开关器件实现零电流转换软开关，具有高转换效率、损耗小、动态均压易实现和高经济成本优势。

技术领域

本发明属于中高压直流输、配电技术领域，特别涉及一种交错连接软开关混合型多电平直流互联变流器，具备升压和降压直流变换的能力。

背景技术

当前高压柔直输电(VSC-HVDC)的功率和电压等级已达到百兆瓦(MW)及上百千伏(kV)。从MW级光伏电场或海上风电的直流汇集，到大容量直流储能系统和中压直流电机驱动的涌现，都存在不同电压等级直流输、配电系统的互联需求。而随着直流电网概念的提出，由于其可满足分布式能源的分散接入与大量直流负荷用电的需求，且有助于提升电能质量，进行系统扩容及提高供电半径，在未来具有广阔的发展前景，这更迫切要求高压直流变换(HVDC-DC)技术的深入研究。尽管低压直流变换领域已有大量的研究和成熟产品，但串联IGBT(绝缘栅双极型晶体管)组在硬开关条件下，开通与关断时电压、电流波形出现交叠，其动态均压问题和高损耗问题，极高的电压变化率dv/dt、电流变化率di/dt危害以及3300V及以上耐压等级的大功率容量IGBT器件散热容量决定的难以超过数百Hz的开关频率，均阻碍了常规的低压DC-DC变流技术在高压领域的应用。

为实现高压直流线路之间的互联，大容量DC-DC变换器除进行直流电压等级调节以外，通常需满足如下技术需求：1)快速调节功率，实现功率双向流动；2)对包含单极和双极2种运行方式的直流电网系统，需进行单双极性的变换；3)一定的故障电流耐受能力和故障隔离能力；4)直流侧电流谐波含量小。另外，DC-DC变换器应尽量减小重量、体积，并降低成本与损耗。另外，在大规模可再生能源汇集的应用中，系统功率由可再生能源向高压直流电网单向输送，不在要求功率双向流动能力，这将有利于简化系统拓扑，降低硬件成本投入。