[发明专利]一种高电压传输比的直流变压器拓扑结构及其控制方法

权利要求书

1.一种高电压传输比的直流变压器拓扑结构，其特征在于，所述拓扑结构由N个功率模块组、高压滤波电感L_MV、低压滤波电感L_LV与低压滤波电容C_LV组成；

所述功率模块组均包含一个输入端口与一个输出端口，N个功率模块组输入串联后，连接高压滤波电感与低压滤波电容，构成高压直流端口，N个功率模块组输出并联后，连接低压滤波电感与低压滤波电容，构成低压直流端口；

所述功率模块组由半桥/全桥混合模块阀组与十个晶闸管组成，半桥/全桥混合模块阀组由n个半桥模块、m个全桥模块与一个阀组电感Lg串联而成，半桥/全桥混合模块阀组的正端连接第一晶闸管的阴极、第三晶闸管的阳极、第六晶闸管的阳极与第八晶闸管的阴极，半桥/全桥混合模块阀组的负端连接第二晶闸管的阳极、第四晶闸管的阴极、第七晶闸管的阴极与第九晶闸管的阳极；第一晶闸管的阳极连接第六晶闸管的阴极、第五晶闸管的阳极与第十晶闸管的阴极；第三晶闸管的阴极连接第八晶闸管的阳极，第五晶闸管的阴极连接第十晶闸管的阳极、第二晶闸管的阴极与第七晶闸管的阳极，第四晶闸管的阳极连接第九晶闸管的阴极；

所述第一晶闸管的阳极与第二晶闸管的阴极构成功率模块组输入端口，第三晶闸管阴极与第四晶闸管阳极构成功率模块组输出端口。

2.根据权利要求1所述的一种高电压传输比的直流变压器拓扑结构，其特征在于，所述晶闸管由多个低耐压的晶闸管串联组合形成，或者替换为串联高压IGCT阀或其他半导体双向开关。

3.一种高电压传输比的直流变压器拓扑结构的控制方法，包括如权利要求2所述的高电压传输比的直流变压器拓扑结构，其特征在于，所述控制方法如下：

在功率模块组中，开通第一晶闸管与第二晶闸管，关断第三晶闸管至第十晶闸管，半桥/全桥混合模块阀组连接至高压直流端口，功率可由高压直流端口单向传输至模块阀组；

开通第六晶闸管与第七晶闸管，关断第一晶闸管至第五晶闸管、第八晶闸管至第十闸管，半桥/全桥混合模块阀组连接至高压直流端口，功率可由模块阀组单向传输至高压直流端口；

在功率模块组中，开通第三晶闸管至第五晶闸管，关断第一晶闸管、第二晶闸管、第六晶闸管至第十晶闸管，半桥/全桥混合模块阀组经低压滤波电感，并联至低压直流端口，功率可由模块阀组单向传输至低压直流端口，且第五晶闸管导通，可实现高压直流端口电流连续；

开通第八晶闸管与第九晶闸管，关断第一晶闸管至第七晶闸管，半桥/全桥混合模块阀组经低压滤波电感，并联至低压直流端口，功率可由低压直流端口传输至模块阀组，且第十晶闸管导通，可实现高压直流端口电流连续。

4.根据权利要求3所述的一种高电压传输比的直流变压器拓扑结构的控制方法，其特征在于，当采用更多的N个所述功率模块组时，通过晶闸管与半桥/全桥混合模块阀组的控制与配合，可使得每一时刻，N个功率模块中有K个模块串联在高压直流端口处，与高压直流端口进行功率交换；剩余N−K个模块并联在低压直流端口处，与低压直流端口进行功率交换；

其中，功率模块组N3，功率模块KN-2。