一种隔离变换器及其控制方法技术

本申请提供一种隔离变换器及其控制方法，该隔离变换器中变压器的每一相分别包括：至少两个原边绕组和至少两个副边绕组；而且，各原边绕组，分别通过相应的原边功率模块，连接原边直流母线；各副边绕组，分别通过相应的副边功率模块，连接副边直流母线；也即，每一相任一边的各个功率模块虽不直接并联，却通过连接相应的绕组实现间接并联，进而可以实现变换功率的提升。而且，该变压器存在阻抗的一边，每相可以通过至少两个功率模块的控制信号的不同，来实现该边每相各功率模块之间的均流。另外，还通过采用变压多绕组交错布置，降低系统损耗。降低系统损耗。降低系统损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种隔离变换器及其控制方法


[0001]本申请涉及电力电子
，特别涉及一种隔离变换器及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着以光伏为代表的新能源发电产业的发展，利用新能源开展电解制氢、电解铝等应用的经济性正在逐步提升。如何利用新能源直接变换，为电解设备供电，为该技术的关键。
[0003]鉴于电解设备体积庞大、重量大，出于其金属外壳与电解液同电位情况下的安规考虑，一般需要将电解设备某一电极接地；而光伏电池板占地面积大，电气连接点大，因而接地短路等故障发生的概率较大。为保障在电解设备接地的同时发生光伏端对地短路等故障时的故障不继续扩大，需要采用隔离型变换器为光伏和电解设备提供电力转换功能。
[0004]现有技术中采用交流供电进行制氢时可以通过工频变压器实现隔离，而利用光伏提供的直流供电进行制氢时，需要采用隔离型DC/DC变换器；但是，传统的隔离型DC/DC变换器，受限于其电磁材料工艺、绕组工艺，尚无法实现制氢所需的较大功率。而若在传统隔离型DC/DC变换器内部通过多个功率模块直接并联来提升变换功率，则会带来这些功率模块之间的均流问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供一种隔离变换器及其控制方法，以提升变换功率，并实现并联功率模块之间的均流。
[0006]为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
[0007]本申请第一方面提供了一种隔离变换器，其变压器的每一相分别包括：至少两个原边绕组和至少两个副边绕组；
[0008]各所述原边绕组，分别通过原边功率模块，连接原边直流母线；
[0009]各所述副边绕组，分别通过副边功率模块，连接副边直流母线；
[0010]各所述原边绕组与相应所述原边功率模块之间，和/或，各所述副边绕组与相应所述副边功率模块之间，存在阻抗；
[0011]所述变压器存在所述阻抗的一边，每相通过至少两个功率模块的控制信号的不同，实现该边每相各功率模块之间的均流。
[0012]可选的，所述控制信号的不同在于：存在根据相应功率模块之间的电流差异而生成的附加移相角。
[0013]可选的，所述控制信号的不同在于：等效占空比不同，以使该边每相各功率模块实现均流。
[0014]可选的，该边功率模块为多电平电路时，所述等效占空比的不同，来源于中间电平的占空比不同。
[0015]可选的，所述变压器中，相内的原副边绕组交错布置。
[0016]可选的，所述变压器中每一相的原副边绕组数量相等时，每一相的铁芯外侧间歇性的缠绕原副边绕组。
[0017]可选的，所述变压器中每一相的原副边绕组呈倍数关系时，每一相的原副边绕组按组布置；且各组中，数量少的一边绕组布置于数量多的一边绕组中间。
[0018]可选的，位于同一侧的绕组数量大于1时共接同一功率模块。
[0019]可选的，所述变压器为单相变压器，其各绕组的两端分别通过相应的功率模块连接相应的直流母线。
[0020]可选的，所述变压器为三相变压器；
[0021]各绕组的一端，分别通过相应的功率模块，连接相应的直流母线；
[0022]各所述原边绕组的另一端相连，各所述副边绕组的另一端相连。
[0023]可选的，所述原边功率模块为：两电平电路，或者，多电平电路；
[0024]所述副边功率模块为：两电平电路，或者，多电平电路。
[0025]可选的，所述原边功率模块和所述副边功率模块中，一个为三电平电路，另一个为两电平电路。
[0026]可选的，所述阻抗来源于：功率传输线缆、所述变压器的漏感或者额外设置的阻抗单元；
[0027]各所述原边绕组与相应所述原边功率模块之间，与，各所述副边绕组与相应所述副边功率模块之间，同时存在所述阻抗时，原副边的所述阻抗来源相同或不同。
[0028]可选的，所述阻抗单元，包括：至少一个电感，或者，至少一个所述电感及与其串联或并联连接的至少一个电容。
[0029]本申请第二方面提供了一种隔离变换器的控制方法，所述隔离变换器为如上述第一方面任一种所述的隔离变换器，所述控制方法包括：
[0030]采样所述隔离变换器所接原副边直流母线的母线电压，以及所述隔离变换器中变压器的绕组电流；
[0031]根据采样结果及控制目标，确定所述隔离变换器中各功率模块内各开关管的基准占空比和基准移相角；
[0032]根据所述变压器存在所述阻抗的一边相内各功率模块之间的电流差，确定各功率模块内各开关管的附加占空比和/或附加移相角；
[0033]以所述基准占空比和所述附加占空比的叠加结果，作为相应开关管的占空比；并以所述基准移相角和所述附加移相角的叠加结果，作为相应开关管的移相角；得到各开关管的控制信号。
[0034]可选的，根据所述变压器存在所述阻抗的一边相内各功率模块之间的电流差，确定各功率模块内各开关管的附加占空比和/或附加移相角，包括：
[0035]对变压器存在所述阻抗的一边各相，分别计算相内各功率模块的电流与该相的电流平均值之间的差值；
[0036]对变压器存在所述阻抗的一边各相，分别根据各所述差值，计算该相各功率模块内各开关管的所述附加占空比和/或所述附加移相角。
[0037]可选的，所述控制目标，包括以下至少一种：功率流向目标、功率指令值、软开关目标以及回流功率优化目标。
[0038]本申请提供的隔离变换器，其变压器的每一相分别包括：至少两个原边绕组和至少两个副边绕组；而且，各原边绕组，分别通过相应的原边功率模块，连接原边直流母线；各副边绕组，分别通过相应的副边功率模块，连接副边直流母线；也即，每一相任一边的各个功率模块虽不直接并联，却通过连接相应的绕组实现间接并联，进而可以实现变换功率的提升。而且，各原边绕组与相应原边功率模块之间，和/或，各副边绕组与相应副边功率模块之间，存在阻抗，进而可以实现各相功率传输支路的阻抗匹配和功率解耦功能。另外，该变压器存在阻抗的一边，每相通过至少两个功率模块的控制信号的不同，来实现该边每相各功率模块之间的均流。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0040]图1为本申请实施例提供的隔离变换器的一种结构示意图；
[0041]图2为本申请实施例提供的隔离变换器的另一种结构示意图；
[0042]图3为本申请实施例提供的隔离变换器的另一种结构示意图；
[0043]图4为本申请实施例提供的隔离变换器中功率模块的一种电路图；
[0044]图5为本申请实施例提供的隔离变换器中功率模块的另一种电路图；
[0045]图6为本申请实施例提供的隔离变换器中功率模块的另一种电路图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种隔离变换器，其特征在于，其变压器的每一相分别包括：至少两个原边绕组和至少两个副边绕组；各所述原边绕组，分别通过原边功率模块，连接原边直流母线；各所述副边绕组，分别通过副边功率模块，连接副边直流母线；各所述原边绕组与相应所述原边功率模块之间，和/或，各所述副边绕组与相应所述副边功率模块之间，存在阻抗；所述变压器存在所述阻抗的一边，每相通过至少两个功率模块的控制信号的不同，实现该边每相各功率模块之间的均流。2.根据权利要求1所述的隔离变换器，其特征在于，所述控制信号的不同在于：存在根据相应功率模块之间的电流差异而生成的附加移相角。3.根据权利要求1所述的隔离变换器，其特征在于，所述控制信号的不同在于：等效占空比不同，以使该边每相各功率模块实现均流。4.根据权利要求3所述的隔离变换器，其特征在于，该边功率模块为多电平电路时，所述等效占空比的不同，来源于中间电平的占空比不同。5.根据权利要求1至4任一项所述的隔离变换器，其特征在于，所述变压器中，相内的原副边绕组交错布置。6.根据权利要求5所述的隔离变换器，其特征在于，所述变压器中每一相的原副边绕组数量相等时，每一相的铁芯外侧间歇性的缠绕原副边绕组。7.根据权利要求5所述的隔离变换器，其特征在于，所述变压器中每一相的原副边绕组呈倍数关系时，每一相的原副边绕组按组布置；且各组中，数量少的一边绕组布置于数量多的一边绕组中间。8.根据权利要求7所述的隔离变换器，其特征在于，位于同一侧的绕组数量大于1时共接同一功率模块。9.根据权利要求1至4任一项所述的隔离变换器，其特征在于，所述变压器为单相变压器，其各绕组的两端分别通过相应的功率模块连接相应的直流母线。10.根据权利要求1至4任一项所述的隔离变换器，其特征在于，所述变压器为三相变压器；各绕组的一端，分别通过相应的功率模块，连接相应的直流母线；各所述原边绕组的另一端相连，各所述副边绕组的另一端相连。11.根据权利要求1至4任一项所述的隔离变换器，其特征在于，所述原边功率模块为：两电平电路，或者，多电平电路；所述副...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄加才，徐君，
申请(专利权)人：阳光电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：