[发明专利]一种单相半桥模块化多电平隔离型直流变压器

说明书

本发明涉及一种单相半桥模块化多电平隔离型直流变压器，属于电气自动化设备技术领域。本发明直流变压器包括一台单相变压器TR、四个换流桥臂、四个桥臂电容、四个桥臂电抗和四个桥臂二极管。本发明采用单相半桥式模块化多电平换流器拓扑结构，可以将换流模块数减少一半。其中的输入侧和输出侧的换流器可以采用其他变形的换流模块拓扑，变压器绕组接线形式也可以实现其他变换，变压器也可采用多台变压器且原副边绕组采用串联或并联的接线方式，从而减小了单相半桥隔离型直流变压器的占地面积，同时降低了单相半桥隔离型直流变压器的成本和损耗。

技术领域

本发明涉及一种单相半桥模块化多电平隔离型直流变压器，属于电气自动化设备技术领域。

背景技术

模块化多电平换流器(MMC换流器)在实现多电平逆变输出时，可输出单个直流电源，因而可应用于高压隔离型直流变压器等领域。基于单相模块化多电平换流器的隔离型直流变压器的一侧一般采用四个换流桥臂，每个桥臂都有一个连接电抗器，这种方式的缺点是：换流模块数量多，体积大，成本高。

发明内容

本发明的目的是提出一种单相半桥模块化多电平隔离型直流变压器，以克服现有技术之不足，采用单相半桥式模块化多电平换流器拓扑结构，从而减小单相模块化多电平隔离型直流变压器的占地面积，同时降低单相模块化多电平隔离型直流变压器的成本和损耗。

本发明提出的单相半桥模块化多电平隔离型直流变压器，包括一台单相变压器TR、第一换流桥臂、第二换流桥臂、第三换流桥臂、第四换流桥臂、第一桥臂电容C1、第二桥臂电容C2、第三桥臂电容C3、第四桥臂电容C4、第一桥臂电抗L1、第二桥臂电抗L2、第三桥臂电抗L3、第四桥臂电抗L4、第一桥臂二极管D1、第二桥臂二极管D2、第三桥臂二极管D3和第四桥臂二极管D4；

所述的第一换流桥臂的正极端和第一桥臂电容C1的正极端连接到一起作为单相半桥模块化多电平隔离型直流变压器输入侧的直流正极端DC1+，第一换流桥臂的负极端连接到第一桥臂电抗L1的一端；所述的第二换流桥臂的负极端和第二桥臂电容C2的负极端连接到一起作为单相半桥模块化多电平隔离型直流变压器输入侧的直流负极端DC1-，第二换流桥臂的正极端连接到第二桥臂电抗L2的一端，第二桥臂电抗L2的另一端和第一桥臂电抗L1的另一端连接到一起并连接到单相变压器TR的原边绕组的同名端U1，所述的第一桥臂电容C1的负极端和第二桥臂电容C2的正极端连接到一起并连接到单相变压器TR的原边绕组的非同名端U2；所述的第一桥臂二极管D1的阴极连接到第一桥臂电容C1的正极端，所述的第一桥臂二极管D1的阳极连接到第一桥臂电容C1的负极端，所述的第二桥臂二极管D2的阴极连接到第二桥臂电容C2的正极端，所述的第二桥臂二极管D2的阳极连接到第二桥臂电容C2的负极端；所述的第三换流桥臂的正极端和第三桥臂电容C3的正极端连接到一起作为单相半桥模块化多电平隔离型直流变压器输出侧的直流正极端DC2+，第三换流桥臂的负极端连接到第三桥臂电抗L3的一端；所述的第四换流桥臂的负极端和第四桥臂电容C4的负极端连接到一起作为单相半桥模块化多电平隔离型直流变压器输出侧的直流负极端DC2-，第四换流桥臂的正极端连接到第四桥臂电抗L4的一端，第四桥臂电抗L4的另一端和第三桥臂电抗L3的另一端连接到一起并连接到单相变压器TR的副边绕组的同名端V1，所述的第三桥臂电容C3的负极端和第四桥臂电容C4的正极端连接到一起并连接到单相变压器的副边绕组的非同名端V2，所述的第三桥臂二极管D3的阴极连接到第三桥臂电容的正极端，所述的第三桥臂二极管D3的阳极连接到第三桥臂电容C3的负极端，所述的第四桥臂二极管D4的阴极连接到第四桥臂电容C4的正极端，所述的第四桥臂二极管D4的阳极连接到第四桥臂电容C4的负极端。

上述单相半桥模块化多电平隔离型直流变压器中，所述的第一换流桥臂、第二换流桥臂、第三换流桥臂和第四换流桥臂的结构相同，每个换流桥臂分别包括多个换流模块，多个换流模块采用串联连接，串联连接后的多个换流模块的正极端作为换流桥臂的正极端，串联连接后的多个换流模块的负极端作为换流桥臂的负极端。

本发明提出的单相半桥模块化多电平隔离型直流变压器，其优点是：