一种无母线四端口双极DC‑DC变换器制造技术

本发明专利技术提供了一种新型无母线四端口双极DC‑DC变换器，包括由变换器单元组依次连接形成的环形架构；变换器单元组包括两个相连的变换器单元，变换器单元组的数据为四；变换器单元的电力电子器件支路包括两个同向连接的电力电子器件，电力电子器件支路的数目为二；电力电子器件的连接点之间通过电抗器相连。与现有技术相比，本发明专利技术提供的一种新型无母线四端口双极DC‑DC变换器，具备功率双向流动能力，适用于所接直流系统的不同运行工况，降低了功率转换级数，提升变换器功率变换的效率。

【技术实现步骤摘要】
一种无母线四端口双极DC-DC变换器
本专利技术涉及一种DC-DC变换器，具体涉及一种新型无母线四端口双极DC-DC变换器。
技术介绍
直流供电系统中的直流配电将整流输出的直流和蓄电池组输出的直流汇接成不间断的直流输出母线，再分接为各种容量的负载供电支路，传入相应熔断器或负荷开关后向负载供电。与传统的交流配电网比，直流配电网具有下述优点：①：减小电能变换中的交流环节，在减少系统元件数的同时，降低了变流器损耗；不存在涡流损耗和无功功率，降低线路损耗；②：便于分布式电源与负载连接；③：提高电能质量与供电可靠性；④：提供更为经济的照明选择。现有直流配电网包括两线制、三线制(双极)和五线制；其中双极系统由于具备单极运行能力，降低线路耐压，便于负载接入电压选择等优点而受到广泛关注。将多个双极直流系统互联将有助于降低系统中总储能装置容量、提高供电可靠性；因此需要提供一种具有多端的双极直流变换器。
技术实现思路
为了满足现有技术的需要，本专利技术提供了一种新型无母线四端口双极DC-DC变换器，所述变换器包括由变换器单元组依次连接形成的环形架构；所述变换器单元组包括两个相连的变换器单元；所述变换器单元组的数目为四；所述变换器单元的电力电子器件支路包括两个同向连接的电力电子器件，所述电力电子器件支路的数目为二；所述电力电子器件的连接点之间通过电抗器相连。优选的，所述变换器单元组的变换器单元连接点接地；优选的，所述变换器单元组内，一个变换器单元的通过发射极与电抗器两端连接的电力电子器件分别与另一个变换器单元的通过集电极与电抗器两端连接的电力电子器件相连；优选的，所述变换器单元组的端口包括两个电力电子器件集电极端口和两个电力电子器件发射极端口；优选的，所述变换器单元组通过所述电力电子器件集电极端口分别与相邻的所述变换器单元组的一个电力电子器件集电极端口相连；所述变换器单元组通过所述电力电子器件发射极端口与相邻的所述变换器单元组的一个电力电子器件发射极端口相连；优选的，相邻的所述变换器单元组之间，所述电力电子器件集电极端口的连接点与变换器单元的连接点之间并联稳压电容，所述电力电子器件发射极端口的连接点与所述变换器单元的连接点之间并联稳压电容；优选的，所述变换器的端口的两端分别与两个相邻的所述变换器单元组的电力电子器件集电极端口的连接点和电力电子器件发射极端口的连接点相连；优选的，所述变换器的两个相邻端口之间通过一级变换器单元组连接；所述变换器的两个不相邻端口之间通过两级变换器单元组连接。与最接近的现有技术相比，本专利技术的优异效果是：1、本专利技术技术方案中，变换器单元能够实现过流保护，从而使得变换器的任意一个或多个端口发生外部短路故障时，对故障端口的切除，而保证其它端口的正常运行；2、本专利技术技术方案中，变换器单元的工作模式包括双向Buck模式、双向Boost模式和双向Buck-Boost模式，从而利于变换器接入不同电压等级时灵活调整接入的端口，以及通过调制电力电子器件的导通、关断状态调整变换器的工作模式；该四端双极变换器具备宽输入电压范围的特性；3、本专利技术提供的一种新型无母线四端口双极DC-DC变换器，具备功率双向流动能力，能够同时适用于所接直流系统的不同运行工况；4、本专利技术提供的一种新型无母线四端口双极DC-DC变换器，不存在公共母线，从而避免了母线侧故障导致变换器的停运，提升了变换器的整体可靠性；5、本专利技术提供的一种新型无母线四端口双极DC-DC变换器，采用非隔离型结构可以降低变换器体积与重量；6、本专利技术提供的一种新型无母线四端口双极DC-DC变换器，够降低功率转换级数，提升变换器功率变换的效率；7、本专利技术提供的一种新型无母线四端口双极DC-DC变换器，采用相同变换电路单元，便于模块化生产。附图说明下面结合附图对本专利技术进一步说明。图1是：本专利技术实施例中变换器单元的拓扑结构图；图2是：本专利技术实施例中变换器单元组的拓扑结构图；图3是：本专利技术实施例中无母线四端口双极DC-DC变换器的拓扑结构图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。现有技术中的变换器往往具有如下缺陷：①：通过支撑电容构成双极系统，然而对应的变换器不具备单极运行能力；②：变换器的任意两个端口之间需要两级变换，降低变换效率；③：采用交流母线上的中频断路器切断内部故障，在增加变换器控制的复杂度的同时特制的硬件部分也使得变换器结构复杂；④：当母线侧发生故障时，所有变换器均需停止运行，导致变换器系统不能正常工作；⑤：变换器最大升压比受单个斩波单元升压比所限，变换器接入电压范围有限。为克服上述缺陷本专利技术提供的一种新型无母线四端口双极DC-DC变换器采用由四个变换器单元组依次连接形成的环形结构，每个变换器单元组包括两个变换器单元；(1)如图1所示，本实施例中变换器单元的一条电力电子器件支路包括同向连接的电力电子器件Su1和Su2，另一条电力电子器件支路包括同向连接的电力电子器件Su3和Su4；电力电子器件Su1、Su2的连接点和电力电子器件Su3、Su4的连接点之间通过电抗器L连接。(2)①：变换器单元组的内部连接关系：如图2所示，本实施例中变换器单元组内，变换器单元1中通过集电极与电抗器L连接的电力电子器件Su2和Su4分别与变换器单元2中通过发射极与电抗器L'连接的电力电子器件Su5和Su7相连；变换器单元1和变换器单元2的连接点接地，即电力电子器件Su2和Su5的连接点接地，电力电子器件Su4和Su7的连接地接地。②：变换器单元组的端口结构：图2所示变换器单元组的四个端口分别为电力电子器件Su1和Su3的集电极端口，电力电子器件Su6和Su8的发射极端口，上述端口为变换器单元组之间的连接端口；如图3所示通过变换器单元组1、变换器单元组2、变换器单元组3和变换器单元组4依次连接形成的环形四端口DC-DC变换器；③：变换器单元组之间的连接关系：a、变换器单元组1和变换器单元组2的连接方式为：变换器单元组1的电力电子器件S13_11发射极端口与变换器单元组2的电力电子器件S14_11发射极端口相连，变换器单元组1的电力电子器件S13_21集电极端口与变换器单元组2的电力电子器件S14_21集电极端口相连；变换器单元组1和变换器单元组4的连接方式为：变换器单元组1的电力电子器件S13_23发射极端口与变换器单元组2的电力电子器件S23_23发射极端口相连，变换器单元组1的电力电子器件S13_13集电极端口与变换器单元组2的电力电子器件S23_13集电极端口相连；变换器单元组1、变换器单元组2、变换器单元组3和变换器单元组4的其他具体连接关系如图3所示。b、相邻的两个变换器单元组之间，电力电子器件集电极端口的连接点与变换器单元的连接点之间并联稳压电容，电力电子器件发射极端口的连接点与变换器单元的连接点之间并联稳压电容；即如图3所示，变换器单元组1与变换器单元组2连接时，电力电子器件S13_11和S14_11的连接点与变换器单元接地点之间并联稳压电容Port1_P，电力电子器件S13_21和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型无母线四端口双极DC‑DC变换器，其特征在于，所述变换器包括由变换器单元组依次连接形成的环形架构；所述变换器单元组包括两个相连的变换器单元；所述变换器单元组的数目为四；所述变换器单元的电力电子器件支路包括两个同向连接的电力电子器件，所述电力电子器件支路的数目为二；所述电力电子器件的连接点之间通过电抗器相连。

【技术特征摘要】
1.一种无母线四端口双极DC-DC变换器，其特征在于，所述变换器包括由变换器单元组依次连接形成的环形架构；所述变换器单元组包括两个相连的变换器单元；所述变换器单元组的数目为四；所述变换器单元的电力电子器件支路包括两个同向连接的电力电子器件，所述电力电子器件支路的数目为二；所述电力电子器件的连接点之间通过电抗器相连；所述变换器单元组的变换器单元连接点接地；所述变换器单元组的端口包括两个电力电子器件集电极端口和两个电力电子器件发射极端口；所述变换器单元组通过所述电力电子器件集电极端口分别与相邻的所述变换器单元组的一个电力电子器件集电极端口相连；所述变换器单元组通过所述电力电子器件发射极端口与相邻的所述变换器单元组的一个电力电子器件发射极端口相连。2.如权利要求1所述的一种无母线四端口双极DC-DC变换器，其特征在于，所述变换器单元组内，一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚良忠，许晓慧，李琰，杨波，曹远志，卢俊峰，蔡旭，朱淼，张建文，马建军，丁杰，陶以彬，李官军，崔红芬，王德顺，周晨，刘欢，鄢盛驰，王志冰，孙蔚，胡金杭，冯鑫振，吴婧，朱红保，李跃龙，
申请(专利权)人：国家电网公司，中国电力科学研究院，上海交通大学，江苏省电力公司，
类型：发明
国别省市：北京;11