[实用新型]谐振变换器及其开关模块、直流输电系统

说明书

本申请提供了一种谐振变换器及其开关模块、直流输电系统，通过开关模块中的旁开模块控制开关模块是否接入到谐振变换器的桥臂结构中，以此利用多个开关模块的冗余安装布置，使得谐振变换器在一个或几个开关模块出现故障时，能够在不影响正常工作的情况下直接切换备用的开关模块，替换掉损坏的开关模块。解决了现有技术中模块化多电平变换器的开关模块损坏时无法维持正常工作，导致直流输电系统可靠性差，安全性较低的技术问题，达到了保证谐振变换器的容错率，提高谐振变换器使用寿命，提高直流输电网络系统安全性的技术效果。

技术领域

本申请涉及电力传输领域，尤其涉及一种谐振变换器及其开关模块、直流输电系统。

背景技术

直流(HVDC)输电技术始于20世纪20年代，目前已经经历了三次技术革新。相比于传统的交流输配电技术，新型直流输配电技术以其独特的优势在大容量远距离输电、直流智能微电网、高速轨道交通以及海洋观测站等领域有着广阔的应用前景。直流变换器是直流输配电领域的关键技术之一。模块化多电平变换器技术因其高可靠性和低损耗的优点在直流输电领域得到越来越多的应用。

目前，模块化多电平变换器的开关模块作为实现将直流电转换为正弦或余弦波交流电的关键零部件，多个开关模块串联使用，利用阶梯波逼近正弦波的原理，每个变换器中存在多个开关模块。

但是，现有技术中开关模块一般是焊接在电路板上的，在变换器安装之后，如果任意一个开关模块出现了不可逆的损坏，将会导致整个变换器不能正常工作，即现有技术中模块化多电平变换器无法在有限个数的开关模块出现故障时仍然正常工作，容错率低，导致直流输电系统可靠性差，安全性较低。

实用新型内容

本申请提供一种谐振变换器及其开关模块、直流输电系统，以解决现有技术中模块化多电平变换器的开关模块损坏时无法维持正常工作，导致直流输电系统可靠性差，安全性较低的技术问题。

第一方面，本申请提供一种谐振变换器的开关模块，包括：

第一开关管、第二开关管、电容以及旁开模块，第一开关管与第二开关管串联组成半桥臂结构，电容的正极与第一开关管的输入端相连，电容的负极与第二开关管的输出端相连，第一开关管的输出端为开关模块的高电位端，第二开关管的输出端为开关模块的低电位端；

旁开模块的输入端与高电位端连接，旁开模块的输出端与低电位端连接，旁开模块用于控制开关模块与模块化多电平谐振变换器中的连接开关状态。

在一种可能的设计中，旁开模块包括第三开关管，第三开关管的输入端与高电位端连接，第三开关管的输出端与低电位端连接。

可选的，开关模块还包括：续流模块；续流模块的输入端与高电位端相连，续流模块的输出端与电容的正极相连，续流模块用于给电容提供续流回路。

在一种可能的设计中，续流模块包括续流二极管，续流二极管的输入端与高电位端相连，续流二极管的输出端与电容的正极相连。

可选的，续流二极管包括至少两个并联的二极管，二极管的输入端与高电位端相连，二极管的输出端与电容的正极相连。

可选的，第一开关管包括至少两个并联的功率开关管。

可选的，第二开关管包括至少两个并联的功率开关管。

可选的，第三开关管包括至少两个并联的功率开关管。

可选的，功率开关管包括：绝缘栅双极型晶体管IGBT以及金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。

第二方面，本申请提供一种谐振变换器，包括：

均压模块、上桥臂模块、下桥臂模块、振荡模块、变压器以及整流模块；

均压模块包括串联的第一均压电容与第二均压电容；