[实用新型]一种双向开关接入的高频链双向直流变压器

说明书

本实用新型涉及一种双向开关接入的高频链双向直流变压器，包括一组或多组高频链双向直流变换单元，所述多组高频链双向直流变换单元的高压侧串联后接入高压直流母线，所述多组高频链双向直流变换单元的低压侧并联后接入低压直流母线，所述高频链双向直流变换单元包括高频直流变换电路、双向开关和直流电容，双向开关和直流电容串联，高频链双向直流变换单元的高压侧和低压侧分别并联双向开关和直流电容支路。本实用新型通过对高压侧双向开关进行控制，能够实现高频链电压的匹配工作，从而提高直流变压器的运行效率；并保证变压工作的稳定工作，提高系统的可靠性。

技术领域

本实用新型属于直流变压器设备技术领域，特别涉及一种双向开关接入的高频链双向直流变压器。

背景技术

目前，直流电网无法直接通过磁耦合的方式实现电压变换，因此必须基于电力电子技术通过直流变压器实现直流电压的变换和功率的双向传递。

在低压小容量领域，DC/DC变换器已经得到比较广泛的应用，对于高频隔离型DC/DC变换器(IBDC)也有较多的文献进行探讨。这些类型的DC/DC变换器可以用于低压直流微电网中直流负荷、储能、分布式电源等的接入，却无法作为高压直流(HVDC)配网和低压直流(LVDC)微电网间的能量变换环节。

借鉴DC/DC变换器的多重化技术思路，文献《用于柔性直流配电的高频链直流变压器》探讨了基于双主动全桥(DAB)的多重化直流变压器方案。该多重化直流变压器主要由n个完全相同的DAB变换单元组成，每个DAB变换单元由两个全桥(H1和H2)、一个高频电感(L)、一个高频变压器(T)、两个直流电容(C1、C2)构成。n个DAB在高压端串联以接入高压直流侧，在低压端并联以接入低压直流侧，从而使高压直流侧电压等级提高n倍，使低压直流侧电流等级提高n倍。此类方案通过采用高频隔离的DAB为基本单元，直流变压器不仅实现了高低压等级的变换，还实现了高低压直流母线的电气隔离以及功率的双向流动。尽管如此，在直流电网的系统级应用时，由于直流电容均为集中布置，直流母线发生故障时，会导致直流电容迅速放电，产生较大的过电流；并且故障清除后，需要对直流电容重新充电，使直流系统的动态恢复过程变慢。另外，DAB变换单元发生故障后，无法设置冗余单元运行，否则会造成直流电容短路，这也使得子单元发生故障后，直流变压器便要停止运行，降低系统可靠性。

除此之外，由于DAB中高频变压器两端的电压均为两电平高频方波。在能量传输过程中，当两端直流电压与高频变压器变比不匹配时存在很大的环流，进而导致很大的电流应力和较低的效率，这也是目前限制DAB大规模应用的技术瓶颈。而基于双主动全桥(DAB)的多重化直流变压器方案在进行系统级直流组网时，由于直流母线电压会存在波动，使得各子单元两端直流电压与高频变压器变比不匹配，降低直流变压器的运行效率。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供一种双向开关接入的高频链双向直流变压器，包括一组或多组高频链双向直流变换单元，所述多组高频链双向直流变换单元的高压侧串联后接入高压直流母线，所述多组高频链双向直流变换单元的低压侧并联后接入低压直流母线，

所述高频链双向直流变换单元包括高频直流变换电路、双向开关和直流电容，双向开关和直流电容串联，高频链双向直流变换单元的高压侧和低压侧分别并联双向开关和直流电容支路。

优选的，所述双向开关包括第一全控开关，第一全控开关的集电极分别连接第一二极管的负极和第二二极管的负极，第一全控开关的发射极分别连接第三二极管的正极和第四二极管的正极，第一二极管的正极和第三二极管的负极之间引出第一节点，第二二极管的正极和第四二极管的负极之间引出第二节点。

优选的，所述双向开关包括第一全控开关和第二全控开关，第一全控开关反向并联第一二极管，第二全控开关反向并联第二二极管，第一全控开关的发射极连接第二全控开关的发射极，第一全控开关的集电极引出第一节点，第二全控开关的集电极引出第二节点。