[发明专利]一种可调压的谐振型直流变换器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种可调压的谐振型直流变换器及其控制方法，所述直流变换器由一次侧部分、二次侧部分和主变压器三部分构成；一次侧部分包含一次侧主桥臂、一次侧辅助桥臂和辅助变压器；二次侧部分包含二次侧整流桥、谐振电感和谐振电容；主变压器承担主要的传输功率；通过对辅助桥臂导通时序的控制，改变辅助变压器电压，实现对输出电压的调节，并且可以实现所有开关器件的软开关，进而提升效率；对于升压应用场景，辅助变压器置于一次侧，电压等级低，体积小，有利于提高变换器功率密度。本发明可以实现输入电压的调节；一次侧采用全控型IGBT器件，二次侧采用二极管，且所有器件均可实现软开关；具有高效、高功率密度的特点。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种用于直流输变电领域，可调压的谐振型直流变换器拓扑及其控制方法，适用于海上风力发电场直流汇集场合。

背景技术

随着我国“双碳”目标的提出，风力发电、光伏发电为代表的可再生能源发电技术饱受关注。其中，风力发电技术最成熟、开发规模最大、应用前景最为广阔，但陆上风电场开发趋于饱和。为获取更多、更加稳定的电能，风电场逐渐向远海发展，离岸距离越来越远。另一方面，为了降低海上风电场的建设成本，单机容量越来越大。在这种长距离输电的场合下，高压直流输电技术比高压交流输电技术在成本和效率上更具优势，因此通过直流输电技术将电能送出更经济高效。因而亟需可调压的大功率直流变换器将低压直流升压至中压，实现直流风场与中压直流输电网的互联。近年来也有一些学者致力于研究适用于该场景的直流变换器，目前的主流方案包括串联谐振型直流变换器和双有源桥变换器。但二者均存在一些问题：前者受限于变频调压的控制方式，难以应用于大功率场景；后者由于软开关范围小，难以实现较高的功率密度和效率。因此有必要提出一种大功率、高效率、小体积、低成本、高功率密度的可调压的谐振型直流变换器。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种用于海上风电场直流汇集的可调压的谐振型直流变换器及其控制方法。本发明可以实现输入电压的调节；一次侧采用全控型IGBT器件，二次侧采用二极管，且所有器件均可实现软开关；具有高效、高功率密度的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种可调压的谐振型直流变换器，包括一次侧部分、二次侧部分和主变压器，其中：

一次侧部分包含第一输入电容C_i1、第二输入电容C_i2、第一开关管S₁、第二开关管S₂、第三开关管S₃、第四开关管S₄、第五开关管S₅、第六开关管S₆和辅助变压器T_aux；

辅助变压器T_aux包含辅助变压器一次侧绕组和辅助变压器二次侧绕组，辅助变压器一次侧绕组和辅助变压器二次侧绕组变比为1：n₂；

二次侧部分包含输出电容C_o、第一整流二极管D₁、第二整流二极管D₂、第三整流二极管D₃、第四整流二极管D₄、谐振电感L_r和谐振电容C_r；

主变压器包含主变压器一次侧绕组、主变压器二次侧绕组和励磁电感L_m，主变压器一次侧绕组、主变压器二次侧绕组变比为1：n₁；