一种宽电压混合型直流电力电子变压器制造技术

本发明专利技术公开了一种宽电压混合型直流电力电子变压器，涉及电压的变换装置技术领域。所述变压器包括一个以上宽电压移相型直流变换器和两个以上的谐振型直流变换器，直流变换器采用输入输出串并联形式满足电网高压大功率使用要求。本发明专利技术通过混合型直流电力电子变压器中宽电压移相型直流变换器实现传输功率或输出电压的主动调节；谐振型直流变换器工作于谐振状态，根据输入和输出直流电压的变化自动调整传输功率；多个直流变换器之间采用脉冲交错控制技术，以降低输入和输出直流电压的纹波。混合型直流电力电子变压器充分利用了宽电压型双主动桥的灵活控制与宽电压输入能力以及谐振变换器的高效率，提高了直流电力电子变压器的实用性与高效性。压器的实用性与高效性。压器的实用性与高效性。

【技术实现步骤摘要】
一种宽电压混合型直流电力电子变压器


[0001]本专利技术涉及电压的变换装置
，尤其涉及一种混合型直流电力电子变压器。

技术介绍

[0002]电力电子变压器为了适应高压大功率应用场合，通常采用模块化电路串并联技术，以解决电力电子器件耐压水平不足的限制问题。目前直流电力电子变压器采用的模块化电路主要有两类，即基于移相控制的移相型直流变换器和串联谐振型直流变换器(Series Resonant Convert，SRC)。移相型直流变换器控制灵活，可以实现输出电压或传输功率的主动调节，但相对而言效率较低，而串联谐振型直流变换器工作于谐振状态时，具有很高的功率变换效率，但相对而言其电压或传输功率调节能力受限，当进行功率调节时，串联谐振型变换器将处于失谐状态或处于电流断续状态，从而降低了功率变换效率或功率密度。
[0003]因此，由单一的模块化电路构成的直流电力电子变压器实用性受到一定限制，混合模块化直流固态变压器(HMDCSST)得以快速发展。在HMDCSST中，移相型直流变换器在提供控制灵活性的同时，也承担由于电网电压偏离额定电压和SRC电压箝位而引起的宽输入电压变化。如果移相型直流变换器在宽输入电压下保持高效率传输，将有效提高HMDCSST的整体运行效率。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是如何提供一种利用移相型直流变换器实现电压或功率的主动调节并利用串联谐振型直流变换器实现大功率传输的混合型直流电力电子变压器。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种混合型直流电力电子变压器，其特征在于：包括一个以上的宽电压移相型直流变换器以及两个以上的串联谐振型直流变换器，所述宽电压移相型直流变换器和串联谐振型直流变换器的直流输入侧之间串联连接后接入高压直流母线，用于适应高压侧直流母线的高电压等级和实现高低压直流母线电压解耦；宽电压移相型直流变换器和串联谐振型直流变换器的直流输出侧之间并联后接入低压直流母线，用于向低压侧直流母线提供较大的功率；所述宽电压移相型直流变换器用于通过移相控制，实现传输功率或输出电压的主动调节；所述谐振型直流变换器工作于谐振状态，用于根据输入和输出直流电压的变化自动调整传输功率；所述混合型直流电力电子变压器工作于电压控制模式或功率调节模式，可双向传输功率，且高低压直流母线电压可受控独立调节。
[0006]进一步的技术方案在于：所述串联谐振型直流变换器输入侧电压基本不变，电压的波动由宽电压移相型直流变换器承担。
[0007]进一步的技术方案在于：所述宽电压移相型直流变换器包括高压侧单相3T型全控
桥、第一高频变压器和低压侧单相改进H桥，所述高压侧单相3T型全控桥的输入端为所述主动桥直流变换器的直流输入侧，所述高压侧单相3T型全控桥的输出端与所述第一高频变压器的初级连接，所述第一高频变压器的次级与所述低压侧单相改进H桥的输入端连接，所述低压侧单相改进H桥的输出端为所述宽电压移相型直流变换器的直流输出侧。
[0008]进一步的技术方案在于：所述宽电压移相型直流变换器低压侧单相改进H桥中增加了两个双向开关，用于切断未工作变压器支路的回流功率。
[0009]进一步的技术方案在于：所述宽电压移相型直流变换器还包括电感L，所述高压侧单相3T型全控桥的输出端经所述电感L与所述第一高频变压器的初级连接。
[0010]进一步的技术方案在于：所述串联谐振型直流变换器包括高压侧单相H桥、谐振电路、第二高频变压器和低压侧单相H桥，所述高压侧单相H桥的输入端为所述串联谐振型直流变换器的直流输入侧，所述高压侧单相H桥的输出端经所述谐振电路与所述第二高频变压器的初级连接，所述第二高频变压器的次级与所述低压侧单相H桥的输入端连接，所述低压侧单相H桥的输出端为所述串联谐振型直流变换器的直流输出侧。
[0011]进一步的技术方案在于：所述两种直流变压器直流侧两端之间均并联有电容器。
[0012]进一步的技术方案在于：所述高频变压器的绕组匝数比根据宽电压移相型直流变换器和串联谐振型变换器串联数目、高低直流母线电压等级确定。
[0013]进一步的技术方案在于：所述谐振电路包括串联连接的电容C
r
以及电感L
r
。
[0014]进一步的技术方案在于，所述的电压控制模式具体为：当低压直流母线电压偏低时，宽电压移相型直流变换器采用移相控制，增大移相比，进而增加传输功率，使输出直流电压升高；当低压直流母线电压偏高时，宽电压移相型直流变换器采用移相控制，减小移相比，进而减小传输功率，使输出直流电压降低，通过上述调节，最终使低压直流母线电压维持在参考值；在上述调节过程中，宽电压移相型直流变换器和串联谐振型直流变换器的输入电压随输出电压的变化重新分配，而保持串联总直流电压为高压直流母线电压不变。
[0015]进一步的技术方案在于，所述的功率控制模式具体为：当需要增加传输功率时，宽电压移相型直流变换器采用移相控制，增大移相比；当需要减少传输功率时，宽电压移相型直流变换器采用移相控制，减小移相比，通过上述调节，最终使传输到低压直流母线的功率达到参考值；在上述调节过程中，宽电压移相型直流变换器和串联谐振型直流变换器的传输功率均随总传输功率的变化重新分配。
[0016]进一步的技术方案在于：所述宽电压移相型直流变换器具有多控制自由度，可采取多种优化策略；所述的移相控制可采用PI控制器，控制器输入为电压或功率偏差值，控制器输出为移相比。
[0017]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述电力电子变压器利用宽电压移相型直流变换器可实现宽输入电压范围内电压或功率的主动调节，并利用串联谐振型直流变换器实现大功率传输，集合了二者各自的优点，提高了直流电力电子变压器的实用性。在实现直流电力电子变压器输出电压或双向传输功率灵活控制的同时，保留了串联谐振型变换器功率变换效率高、功率密度大的优点，进一步提高了直流电力电子变压器的实用性。
附图说明
[0018]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0019]图1是本专利技术实施例中混合型直流电力电子变压器含一个宽电压移相型直流变换器和两个串联谐振型直流变换器时的电路原理图；
[0020]图2是本专利技术实施例中宽电压移相型直流变换器模式选择的原理框图；
[0021]图3是本专利技术实施例中混合型直流电力电子变压器的电压控制原理图；
[0022]图4是本专利技术实施例中混合型直流电力电子变压器的功率调节原理图；
[0023]图5是本专利技术实施例中混合型直流电力电子变压器含一个宽电压移相型直流变换器和两个串联谐振型直流变换器时的触发脉冲波形图；
[0024]图6是本专利技术实施例中混合型直流电力电子变压器含一个宽电压移相型直流变换器和两个串联谐振型直流变换器时的电压控制仿真波形图；
[0025]图7是本专利技术实施例中混合型直流电力电子变压器含一个宽电压移相型直流变换器和两个串联谐振型直流变换器时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合型直流电力电子变压器，其特征在于：包括一个以上的宽电压型双主动桥直流变换器以及两个以上的串联谐振型直流变换器。所述宽电压移相型直流变换器和串联谐振型直流变换器的直流输入侧之间串联连接后接入高压直流母线，用于适应高压侧直流母线的高电压等级和实现高低压直流母线电压解耦；宽电压移相型直流变换器和串联谐振型直流变换器的直流输出侧之间并联后接入低压直流母线，用于向低压侧直流母线提供较大的功率。2.所述主动桥直流变换器用于通过移相控制，实现传输功率或输出电压的主动调节；所述谐振型直流变换器工作于谐振状态，用于根据输入和输出直流电压的变化自动调整传输功率；所述混合型直流电力电子变压器工作于电压控制模式或功率调节模式，且高低压直流母线电压可受控独立调节。所述串联谐振型直流变换器输入侧电压基本不变，电压的波动由宽电压移相型直流变换器承担。3.如权利要求1
‑
2所述的混合型直流电力电子变压器，其特征在于：所述宽电压移相型直流变换器包括高压侧单相3T型全控桥、第一高频变压器和低压侧单相改进H桥，所述高压侧单相3T型全控桥的输入端为所述主动桥直流变换器的直流输入侧，所述高压侧单相3T型全控桥的输出端与所述第一高频变压器的初级连接，所述第一高频变压器的次级与所述低压侧单相改进H桥的输入端连接，所述低压侧单相改进H桥的输入端连接的输出端为所述宽电压移相型直流变换器的直流输出侧。4.如权利要求3所述的混合型直流电力电子变压器，其特征在于：所述宽电压移相型直流变换器还包括电感L
t
，所述高压侧单相3T型全控桥的输出端经所述电感L
t
与所述第一高频变压器的初级连接。5.如权利要求1
‑
2所述的混合型直流电力电子变压器，其特征在于：所述串联谐振型直流变换器包括高压侧单相H桥、谐振电路、第二高频变压器和低压侧单相H桥，所述高压侧单相H桥的输入端为所述串联谐振型直流变换器的直...

【专利技术属性】
技术研发人员：付超，许崇伟，孙玉巍，
申请(专利权)人：华北电力大学保定，
类型：发明
国别省市：