一种直流变压器及低压双向故障电流抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种直流变压器及低压双向故障电流抑制方法，所述直流变压器包括：多个第一单元，各第一单元的高压侧依次串联连接、低压侧并联连接；其中，第一单元包括DAB模块和低压双向故障电流抑制模块，低压双向故障电流抑制模块与DAB模块的低压侧串联连接；低压双向故障电流抑制模块包括：依次串联的第一开关、第一电容和第二开关，第一开关与所述第二开关的方向相反。本发明专利技术提供的直流变压器，具有低压双向故障电流自清除能力、高效率且开关管少经济成本低等优点。管少经济成本低等优点。管少经济成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种直流变压器及低压双向故障电流抑制方法


[0001]本专利技术涉及变压器
，尤其是涉及一种直流变压器及低压双向故障电流抑制方法。

技术介绍

[0002]光伏电源的高效利用则通过直流接入电网，而现有的技术路线一般通过两级变换后并网，大大影响光伏的利用效率。风力发电则通过双馈风力发电等交流电源发电，也需要经过AC
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DC、DC
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AC两级并网。储能系统是典型的直流电源，通过变换后与分布式电源形成互联互动形成交直流混合的现代配电系统。柔性直流配电网适用于各类分布式电源、储能和负荷接入，可以降低设备成本，提高系统运营效率。
[0003]直流变压器是多端柔性直流配电网与直流负荷、直流微电网的重要接口。传统的直流变压器主要采用的是DAB结构+全桥或者DAB结构+半桥的拓扑结构，只具有单向故障电流的阻断能力，当其应用于直流电网时，会受到来自直流电网的直流故障电流的冲击而遭到损坏，影响直流变压器自身及直流电网的安全可靠运行。此外，DAB结构+半桥的直流变压器工作效率较低，DAB结构+全桥的直流变压器开关管数量多，成本高。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种直流变压器及低压双向故障电流抑制方法，以解决现有技术在具备低压双向故障电流自清除能力的基础上，无法同时兼顾高效率低和低成本的技术问题。
[0005]本专利技术的目的，可以通过如下技术方案实现：
[0006]一种直流变压器，包括：
[0007]多个第一单元，各所述第一单元的高压侧依次串联连接、低压侧并联连接；
[0008]其中，所述第一单元包括DAB模块和低压双向故障电流抑制模块，所述低压双向故障电流抑制模块与所述DAB模块的低压侧串联连接；
[0009]所述低压双向故障电流抑制模块包括：依次串联的第一开关、第一电容和第二开关，所述第一开关与所述第二开关的方向相反。
[0010]可选地，包括：
[0011]所述第一开关和所述第二开关均为IGBT开关。
[0012]可选地，依次串联的第一开关、第一电容和第二开关具体包括：
[0013]所述第一开关的发射极与所述第一电容的第一端相连，所述第二开关的集电极与所述第一电容的第二端相连。
[0014]可选地，所述DAB模块包括：
[0015]依次串联连接的第一全桥模块、高频变压器和第二全桥模块。
[0016]可选地，所述第一全桥模块和所述第二全桥模块均包括四个结构相同的IGBT开关；
[0017]其中，所述第一全桥模块中的四个IGBT开关分别为第一IGBT开关、第二IGBT开关、第三IGBT开关、第四IGBT开关；所述第二全桥模块中的四个IGBT开关分别为第五IGBT开关、第六IGBT开关、第七IGBT开关、第八IGBT开关。
[0018]可选地，各所述第一单元的高压侧依次串联连接具体包括：
[0019]各所述第一单元中所述DAB模块的第四IGBT开关与相邻的所述第一单元中所述DAB模块的第一IGBT开关串联连接。
[0020]可选地，各所述第一单元的低压侧并联连接具体包括：
[0021]所述低压双向故障电流抑制模块的正极与相邻的所述低压双向故障电流抑制模块的正极相连，所述低压双向故障电流抑制模块的负极与相邻的所述低压双向故障电流抑制模块的负极相连。
[0022]可选地，低压双向故障电流抑制模块与所述DAB模块的低压侧串联具体包括：
[0023]低压双向故障电流抑制模块的所述第一开关与所述DAB模块的低压侧正极连接，低压双向故障电流抑制模块的所述第二开关与所述DAB模块的低压侧负极连接。
[0024]可选地，还包括：
[0025]第二电容；所述第二电容的第一端与所述第一IGBT开关、第三IGBT开关连接，所述第二电容的第二端与所述第二IGBT开关、所述第四IGBT开关连接。
[0026]本专利技术还提供了一种低压双向故障电流抑制方法，应用于权利要求1
‑
9中任一项所述的直流变压器，所述方法包括：
[0027]对直流变压器的低压侧进行监测，正常模式下，将低压双向故障电流抑制模块的第一开关、第二开关导通，第一电容可以充放电；
[0028]当所述直流变压器的低压侧发生低压短路时，将低压双向故障电流抑制模块的第一开关、第二开关闭锁，阻断第一电容对外放电，阻断外部电流涌入所述第一电容。
[0029]本专利技术提供了一种直流变压器及低压双向故障电流抑制方法，其中，所述直流变压器包括：多个第一单元，各所述第一单元的高压侧依次串联连接、低压侧并联连接；其中，所述第一单元包括DAB模块和低压双向故障电流抑制模块，所述低压双向故障电流抑制模块与所述DAB模块的低压侧串联连接；所述低压双向故障电流抑制模块包括：依次串联的第一开关、第一电容和第二开关，所述第一开关与所述第二开关的方向相反。
[0030]有鉴如此，本专利技术带来的有益效果是：
[0031]本专利技术的直流变压器，在正常模式下，低压双向故障电流抑制模块的两个IGBT开关工作于常导通状态，电容可充放电，维持低压侧电压稳定；当柔性直流配电网直流侧发生低压短路时，低压双向故障电流抑制模块的两个IGBT开关工作于闭锁状态，从而阻断电容对外放电，且外部电流不会涌入直流变压器的电容，具有低压双向故障电流抑制能力。由于正常工作时，开关电容模块仅工作于充电状态，没有大电流流过，其工作效率非常高。本专利技术的直流变压器具有低压双向故障电流自清除能力、高效率且开关管少经济成本低等优点。
附图说明
[0032]图1为主流的DAB模块+半桥的直流变压器拓扑结构；
[0033]图2为本专利技术直流变压器的拓扑结构示意图；
[0034]图3为本专利技术直流变压器的闭锁状态模式示意图。
具体实施方式
[0035]本专利技术实施例提供了一种直流变压器及低压双向故障电流抑制方法，以解决现有技术在具备低压双向故障电流自清除能力的基础上，无法同时兼顾高效率低和低成本的技术问题。
[0036]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的首选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0037]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0038]现有实际工程中和学术研究中，比较成熟的是DAB结构+半桥的直流变压器拓扑结构。如图1所示，DAB结构+半桥的直流变压器单向故障电流抑制的能力。当低压侧母线、或者低压出线发生双极短路故障时，此时半桥模块的开关管S1迅速关断，从而抑制直流变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流变压器，其特征在于，包括：多个第一单元，各所述第一单元的高压侧依次串联连接、低压侧并联连接；其中，所述第一单元包括DAB模块和低压双向故障电流抑制模块，所述低压双向故障电流抑制模块与所述DAB模块的低压侧串联连接；所述低压双向故障电流抑制模块包括：依次串联的第一开关、第一电容和第二开关，所述第一开关与所述第二开关的方向相反。2.根据权利要求1所述的直流变压器，其特征在于，包括：所述第一开关和所述第二开关均为IGBT开关。3.根据权利要求2所述的直流变压器，其特征在于，依次串联的第一开关、第一电容和第二开关具体包括：所述第一开关的发射极与所述第一电容的第一端相连，所述第二开关的集电极与所述第一电容的第二端相连。4.根据权利要求1所述的直流变压器，其特征在于，所述DAB模块包括：依次串联连接的第一全桥模块、高频变压器和第二全桥模块。5.根据权利要求4所述的直流变压器，其特征在于，所述第一全桥模块和所述第二全桥模块均包括四个结构相同的IGBT开关；其中，所述第一全桥模块中的四个IGBT开关分别为第一IGBT开关、第二IGBT开关、第三IGBT开关、第四IGBT开关；所述第二全桥模块中的四个IGBT开关分别为第五IGBT开关、第六IGBT开关、第七IGBT开关、第八IGBT开关。6.根据权利要求5所述的直流变压器，其特征在于，各所述第一单元的高压侧依次串联连接具体包括：各所述第一单元中所述DA...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘尧，唐捷，刘仁亮，张易民，陈建福，曹安瑛，柏林，赖嘉源，陈勇，林敏洪，廖雁群，夏子鹏，谢天权，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司珠海供电局，
类型：发明
国别省市：