高压侧串联低压侧并联的变换系统技术方案

本发明专利技术提供一种高压侧串联低压侧并联的变换系统，包括：N个功率单元，每一个功率单元包含n个DC/DC变换器，正常工作时k个DC/DC变换器处于工作状态，r个DC/DC变换器处于冷备份状态，其中k+r＝N·n；n个旁路电路，并联连接于对应的DC/DC变换器；检测单元，连接对应的功率单元中的每一个DC/DC变换器，用以检测所述DC/DC变换器；控制单元，连接对应的所述检测单元，当对应的DC/DC变换器处于预设状态时，相应的控制单元输出预设信号；主控单元，分别与N个所述控制单元耦接，接收并根据预设信号输出旁路信号和解除信号给对应的控制单元。本发明专利技术的变换系统损耗小，有利于效率的进一步提高。

【技术实现步骤摘要】
高压侧串联低压侧并联的变换系统
本专利技术涉及电力电子变换
，具体涉及一种高压侧串联低压侧并联的变换系统。
技术介绍
在高压DC-DC变换场合，常采用多个DC/DC模块相串联连接而成的功率电子变换系统来实现高压直流转直流变换功能。当该电子变换系统中某一个DC/DC模块预设状态时，将会直接影响到整个电子变换系统的正常工作，因此需要将故障DC/DC模块及时旁路，以保证电子变换系统不受故障DC/DC模块的影响，可以继续稳定运行。然而，现有技术中旁路故障DC/DC模块的技术存在以下问题：在高压侧串联低压侧并联的DC/DC变换结构中，由于低压侧电压保持不变，旁路的功能将会导致各个DC/DC模块的电压增益范围变宽，从而导致电子变换系统的设计难度增加，变换效率降低。以N个模块为例，故障DC/DC模块旁路前，各DC/DC模块的电压增益M1＝VDC2/(VDC1/N)，故障DC/DC模块旁路后，各DC/DC模块的电压增益转变为M2＝VDC2/(VDC1/(N-1))，在电子变换系统两侧电压VDC1、VDC2均不发生改变的情况下，变换器的设计过程中需要兼顾M1、M2两种电压增益，最终导致变换效率受到影响。因此，需要设计一种新的变换系统。在所述
技术介绍
部分公开的上述信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术提供一种高压侧串联低压侧并联的变换系统，进而至少在一定程度上克服由于现有技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。本专利技术的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本专利技术的实践而习得。根据本专利技术的一示例实施方式，公开一种高压侧串联低压侧并联的变换系统，包括：N个变换单元，每一个变换单元包含n个DC/DC变换器，其中所有的DC/DC变换器的一侧串联耦接于所述变换系统的所述高压侧、所有的DC/DC变换器的另一侧并联耦接于所述变换系统的所述低压侧，当所述变换系统正常工作时有k个DC/DC变换器处于工作状态，r个DC/DC变换器处于冷备份状态，所述变换系统的所述高压侧的电压为VDC1，所述变换系统的所述低压侧的电压为VDC2，其中k+r＝N·n，N≥1，以及n≥1；n个旁路电路，其中每一个所述旁路电路并联连接于对应的所述DC/DC变换器；检测单元，每一个所述检测单元连接对应的所述功率单元中的每一个所述DC/DC变换器，用以检测对应的所述DC/DC变换器的工作信号，并根据所述工作信号产生检测信号；以及控制单元，每一个所述控制单元连接对应的所述检测单元，控制单元接收并根据接收到的所述检测信号来判断对应的所述DC/DC变换器是否进入预设状态，当对应的所述DC/DC变换器处于所述预设状态时，相应的所述控制单元输出预设信号；以及主控单元，分别与N个所述控制单元耦接，接收并根据所述预设信号输出旁路信号和解除信号给对应的所述控制单元；其中，至少一个所述控制单元根据所述解除信号控制预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器对应的所述旁路电路断开，使得所述预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器处于解除旁路状态；至少一个所述控制单元根据所述旁路信号控制处于所述预设状态的所述DC/DC变换器对应的所述旁路电路导通。根据本专利技术的一示例实施方式，其中当所述预设状态为非故障状态时，所述DC/DC变换器进入冷备份状态；当所述预设状态为故障状态时，所述DC/DC变换器进入旁路状态。根据本专利技术的一示例实施方式，其中任一DC/DC变换器还包括直流母线电容，其中所述旁路电路的一端、所述直流母线电容的正端与DC/DC变换器的所述一侧的正端电性耦接，所述旁路电路的另一端、所述直流母线电容的负端与DC/DC变换器的所述一侧的负端电性耦接；至少一个所述控制单元控制处于所述预设状态的所述DC/DC变换器对应的所述旁路电路导通，至少一个所述控制单元控制所述预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器对应的所述旁路电路断开，使得所述预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器处于解除旁路状态；以及当至少一个所述控制单元控制所述预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器对应的所述旁路电路断开后，所述变换系统的所述高压侧的电流对处于解除旁路状态的所述DC/DC变换器的所述直流母线电容充电，充到一预定电压后再控制处于解除旁路状态的所述DC/DC变换器进入工作状态。根据本专利技术的一示例实施方式，其中任一DC/DC变换器还包括直流母线电容，其中所述旁路电路的一端、所述直流母线电容的正端与DC/DC变换器的所述一侧的正端电性耦接，所述旁路电路的另一端、所述直流母线电容的负端与DC/DC变换器的所述一侧的负端电性耦接；当至少一个所述控制单元控制所述预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器处于解除旁路状态之前，控制所述变换系统停机；当至少一个所述控制单元控制所述预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器对应的所述旁路电路断开，使得所述预设数量的所述DC/DC变换器处于解除旁路状态；对处于解除旁路状态的所述DC/DC变换器的所述直流母线电容充电，充到一预定电压后，再控制处于所述预设状态的所述DC/DC变换器对应的旁路电路导通；以及最后控制所述变换系统重启。根据本专利技术的一示例实施方式，其中任一DC/DC变换器还包括直流母线电容和均压电路，其中所述旁路电路的一端、所述直流母线电容的正端与DC/DC变换器的所述一侧的正端电性耦接，所述旁路电路的另一端、所述直流母线电容的负端与DC/DC变换器的所述一侧的负端电性耦接，所述均压电路并联连接于所述母线电容的正端和负端；当至少一个所述控制单元控制所述预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器处于解除旁路状态之前，控制所述变换系统停机；当至少一个所述控制单元控制预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器对应的所述旁路电路断开，使得所述预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器处于解除旁路状态；对处于解除旁路状态的所述DC/DC变换器的所述直流母线电容充电，经过预设时间后，所述直流母线电容进入稳定状态，再控制处于所述预设状态的所述DC/DC变换器处于旁路状态；以及最后控制所述变换系统重启。根据本专利技术的一示例实施方式，其中当处于所述预设状态的所述DC/DC变换器的个数累计值大于r时，将所述变换系统的所述低压侧电压调整为VDC2·k/j，其中j为当前处于工作状态的DC/DC变换器个数。根据本专利技术的一示例实施方式，其中当处于所述预设状态的所述DC/DC变换器的个数累计值小于等于r时，所述变换系统的所述低压侧的电压为VDC2。根据本专利技术的一示例实施方式，所述预设数量大于、等于或小于处于所述预设状态的所述DC/DC变换器的个数。根据本专利技术的一示例实施方式，其中任一DC/DC变换器包括直流母线电容，其中所述直流母本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高压侧串联低压侧并联的变换系统，包括：N个功率单元，每一个功率单元包含：/nn个DC/DC变换器，其中所有的DC/DC变换器的一侧串联耦接于所述变换系统的所述高压侧、所有的DC/DC变换器的另一侧并联耦接于所述变换系统的所述低压侧，当所述变换系统正常工作时有k个DC/DC变换器处于工作状态，r个DC/DC变换器处于冷备份状态，所述变换系统的所述高压侧的电压为V

【技术特征摘要】
1.一种高压侧串联低压侧并联的变换系统，包括：N个功率单元，每一个功率单元包含：
n个DC/DC变换器，其中所有的DC/DC变换器的一侧串联耦接于所述变换系统的所述高压侧、所有的DC/DC变换器的另一侧并联耦接于所述变换系统的所述低压侧，当所述变换系统正常工作时有k个DC/DC变换器处于工作状态，r个DC/DC变换器处于冷备份状态，所述变换系统的所述高压侧的电压为VDC1，所述变换系统的所述低压侧的电压为VDC2，其中k+r＝N·n，N≥1，以及n≥1；
n个旁路电路，其中每一个所述旁路电路并联连接于对应的所述DC/DC变换器；
检测单元，每一个所述检测单元连接对应的所述功率单元中的每一个所述DC/DC变换器，用以检测对应的所述DC/DC变换器的工作信号，并根据所述工作信号产生检测信号；以及
控制单元，每一个所述控制单元连接对应的所述检测单元，控制单元接收并根据接收到的所述检测信号来判断对应的所述DC/DC变换器是否进入预设状态，当对应的所述DC/DC变换器处于所述预设状态时，相应的所述控制单元输出预设信号；以及
主控单元，分别与N个所述控制单元耦接，接收并根据所述预设信号输出旁路信号和解除信号给对应的所述控制单元；
其中，至少一个所述控制单元根据所述解除信号控制预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器对应的所述旁路电路断开，使得所述预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器处于解除旁路状态；至少一个所述控制单元根据所述旁路信号控制处于所述预设状态的所述DC/DC变换器对应的所述旁路电路导通。


2.如权利要求1所述的变换系统，当所述预设状态为非故障状态时，所述DC/DC变换器进入冷备份状态；当所述预设状态为故障状态时，所述DC/DC变换器进入旁路状态。


3.如权利要求2所述的变换系统，其中
任一DC/DC变换器还包括直流母线电容，其中所述旁路电路的一端、所述直流母线电容的正端与DC/DC变换器的所述一侧的正端电性耦接，所述旁路电路的另一端、所述直流母线电容的负端与DC/DC变换器的所述一侧的负端电性耦接；
至少一个所述控制单元控制处于所述预设状态的所述DC/DC变换器对应的所述旁路电路导通，至少一个所述控制单元控制所述预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器对应的所述旁路电路断开，使得所述预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器处于解除旁路状态；以及
当至少一个所述控制单元控制所述预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器对应的所述旁路电路断开后，所述变换系统的所述高压侧的电流对处于解除旁路状态的所述DC/DC变换器的所述直流母线电容充电，充到一预定电压后再控制处于解除旁路状态的所述DC/DC变换器进入工作状态。


4.如权利要求2所述的变换系统，其中
任一DC/DC变换器还包括直流母线电容，其中所述旁路电路的一端、所述直流母线电容的正端与DC/DC变换器的所述一侧的正端电性耦接，所述旁路电路的另一端、所述直流母线电容的负端与DC/DC变换器的所述一侧的负端电性耦接；
当至少一个所述控制单元控制所述预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器处于解除旁路状态之前，控制所述变换系统停机；
当至少一个所述控制单元控制所述预设数量的处于冷备份状态的所述DC/DC变换器对应的所述旁路...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘腾，应建平，张怡，胡光铖，王欣，娄德海，曹赟，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31