[发明专利]一种模块化高电压传输比直流变压器拓扑结构及控制方法

说明书

本发明涉及直流变压器领域，具体的是一种模块化高电压传输比直流变压器拓扑结构及控制方法，拓扑结构由高压滤波电容C_HV、高压滤波电感L_HV、高压侧晶闸管、N个功率模块组、低压滤波电感L_LV与低压滤波电容C_LV组成。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，连接高压侧晶闸管、高压滤波电感、高压滤波电容与低压滤波电容，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。本发明相比于传统直流变压器，具有模块数少，成本低与体积小的优点，本发明中的直流变压器拓扑结构仅使用少量的半桥，可实现高传输比的直流电压变换，从而降低直流变压器成本，提升功率密度。

技术领域

本发明涉及直流变压器领域，具体的是一种模块化高电压传输比直流变压器拓扑结构及控制方法。

背景技术

随着光伏、风能等可再生能源的普及以及直流输配电技术的迅速发展，不同电压等级、结构的直流输配电网之间互联成为一种发展趋势。直流变压器可以连接不同电压等级的直流输电、配电网，提高直流输配电的灵活性与可靠性，其重要性日益凸显。MMC结构具有模块化、故障处理能力良好等优点广泛运用于高压直流输电及电力电子变压器等场合。当直流变压器连接高压与中压直流母线时，在实现双向功率传输的同时，还要满足高电压转换比的需求。目前，基于MMC结构的直流变压器，阀组需要承受高压直流端口电压与低压直流端口电流，需要子模块数量多，增加了直流变压器的成本和体积。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种模块化高电压传输比直流变压器拓扑结构及控制方法，解决了在中高压直流母线互联场合下，高电压传输比直流变压器，模块数量多，成本高、体积大的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种模块化高电压传输比直流变压器拓扑结构，所述拓扑结构由高压滤波电容C_HV、高压滤波电感L_HV、高压侧晶闸管、N个功率模块组、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，连接高压侧晶闸管、高压滤波电感、高压滤波电容与低压滤波电容，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。

进一步地，所述高压侧晶闸管由两个晶闸管组成，第一晶闸管和第二晶闸管反向并联。

进一步地，所述功率模块组内部由半桥模块阀组与六个晶闸管组成，半桥模块阀组包含n个半桥模块与一个阀组电感Lg，第三晶闸管与第六晶闸管、第四晶闸管与第七晶闸管、第五晶闸管与第八晶闸管反向并联，在功率模块组内，半桥模块阀组正极连接第三晶闸管阳极与第六晶闸管阴极，半桥模块阀组负极连接第四晶闸管阳极与第七晶闸管阴极，第五晶闸管阴极与第八晶闸管阳极，半桥模块阀组正极与第四晶闸管阴极、第七晶闸管阳极构成功率模块组输入端口；第三晶闸管阴极、第六晶闸管阳极与第五晶闸管阳极、第八晶闸管阴极构成功率模块组输出端口。

进一步地，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。

进一步地，所述半桥模块均包括两个开关管串接组成的桥臂以及并联在桥臂两端的电容，桥臂上开关管与电容的连接点为半桥单元的正极，桥臂下开关管与电容的连接点为半桥单元的负极，半桥单元的桥臂中点为半桥模块的输入端，半桥单元的负极为半桥模块的输出端，n个相同的半桥模块串联构成功率模块组的半桥模块阀组。

一种模块化高电压传输比直流变压器拓扑结构的控制方法，所述控制方法如下：