一种具有自动均流能力的变换器及方法技术

本发明专利技术提供了一种具有自动均流能力的变换器及方法，其中，所述变换器包括高压侧DC/AC、多绕组变压器以及N个低压侧DC/AC，其中，所述多绕组变压器包括N个铁芯，N个铁芯相互之间独立；N个铁芯的高压侧绕组串联并连接于高压侧DC/AC的交流侧，N个铁芯的低压侧绕组分别连接于N个低压侧DC/AC的交流侧；N个低压侧DC/AC的直流侧并联。本发明专利技术可在不采用均流控制的情况下实现各并联支路电流的均衡，从而降低控制系统复杂度、降低开关频率，提升效率。提升效率。提升效率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有自动均流能力的变换器及方法


[0001]本专利技术属于配电网
，特别涉及一种具有自动均流能力的变换器。

技术介绍

[0002]新能源发电快速发展，大规模新能源的输送和利用对传统交流电网造成了巨大的挑战。交流电网具有无功、频率、稳定性问题，小惯量电源系统大规模注入交流电网将使得电网的安全运行难以保证。直流电网没有无功和频率问题，稳定性也较容易保证，是大规模新能源发电输送和利用的有效手段。
[0003]DC/DC是直流系统必须的设备，具有电压变换、电气隔离等功能。随着系能源发电的不断增加，大容量DC/DC变换器需求明显，传统百千瓦级DC/DC难以满足电能变换需求。为了增加DC/DC变换器的容量，可以将多台DC/DC变换器直接并联，但DC/DC变换器具有高压侧高电压、小电流的特点，高压侧并不需要并联即可满足大容量需求，直接并联会大幅增加成本。为此，可仅并联低压侧实现大电流的耐受。然而，并联会导致并联回路之间存在电流分配不均衡的现象，这主要是由于回路阻抗参数不完全相同、控制效果也不完全相同造成的，这种不均衡是难以通过参数匹配消除的。因此，往往会采用控制手段，实现电流的均衡。但通过控制，一方面造成控制系统变复杂，另一方面控制会导致换流器功率开关器件额外的动作，从而导致开关频率的提升，效率降低。
[0004]因此，需要设计一种具有自动均流能力的变换器，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本专利技术提供了一种具有自动均流能力的变换器，其中，所述变换器包括高压侧DC/AC、多绕组变压器以及N个低压侧DC/AC，其中，
[0006]所述多绕组变压器包括N个铁芯，N个铁芯相互之间独立；
[0007]N个铁芯的高压侧绕组串联并连接于高压侧DC/AC的交流侧，N个铁芯的低压侧绕组分别连接于N个低压侧DC/AC的交流侧；
[0008]N个低压侧DC/AC的直流侧并联。
[0009]进一步地，每个所述铁芯的高压侧绕组均并联有过压保护元件，其中，
[0010]所述过压保护元件，用于在高压侧绕组出现过压时，实现高压侧绕组的过压保护。
[0011]进一步地，所述过压保护元件为金属氧化物压敏电阻MOV、避雷器和耗能电阻中的任意一种或者多种的串并联组合。
[0012]进一步地，所述高压侧DC/AC和低压侧DC/AC的结构均采用全桥型DC/AC变换器的结构或模块化多电平换流器型DC/AC变换器的结构。
[0013]进一步地，所述全桥型DC/AC变换器结构，包括两个并联的桥臂，所述桥臂还并联有均压电容；其中，
[0014]每个桥臂上均包括多个串联的电力电子器件，每个电力电子器件上均反并联有二极管。
[0015]进一步地，所述均压电容的两端作为全桥型DC/AC变换器结构直流侧的直流端口，两所述个桥臂的中点作为全桥型DC/AC变换器结构交流侧的交流端口。
[0016]进一步地，所述模块化多电平换流器型DC/AC变换器结构，包括两个并联的桥臂，其中，所述桥臂的两端作为模块化多电平换流器型DC/AC变换器结构直流侧的直流端口，两个所述桥臂的中点作为模块化多电平换流器型DC/AC变换器结构交流侧的交流端口；
[0017]所述桥臂包括两个子桥臂，每个子桥臂均包括串联的电感和功率开关器件模块。
[0018]进一步地，功率开关器件模块有多个，多个功率开关器件模块串联，其中，
[0019]所述功率开关器件模块包括半桥电路或全桥电路。
[0020]另一方面，本专利技术还提供一种自动均流方法，其中，所述方法包括：
[0021]将多绕组变压器中的N个铁芯的高压侧绕组进行串联，并连接在高压侧DC/AC的交流侧；
[0022]将所述N个铁芯的低压侧绕组分别连接在N个低压侧DC/AC的交流侧；
[0023]将所述N个低压侧DC/AC的直流侧并联；
[0024]其中，N个铁芯相互之间独立。
[0025]进一步地，每个所述铁芯的高压侧均并联有过压保护元件，其中，
[0026]所述过压保护元件，用于在对应铁芯的高压侧绕组出现过压时，实现对应铁芯的高压侧绕组的过压保护。
[0027]本专利技术提供了一种具有自动均流能力的变换器，可在不采用均流控制的情况下实现各并联支路电流的均衡，从而降低控制系统复杂度、降低开关频率，提升效率。
[0028]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0029]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所需要使用的附图作一个简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0030]图1示出了根据本专利技术实施例的一种具有自动均流能力的变换器的拓扑图。
[0031]图2示出了根据本专利技术实施例的一种具有自动均流能力的变换器的改进结构的拓扑图。
[0032]图3示出了根据本专利技术实施例的全桥型DC/AC变换器的结构拓扑图。
[0033]图4示出了根据本专利技术实施例的MMC型DC/AC变换器的结构拓扑图。
[0034]图5示出了根据本专利技术实施例的实施案例的具有自动均流能力的变换器的拓扑图。
[0035]图6示出了根据本专利技术实施例的实施案例的一种自动均流方法的流程图。
具体实施方式
[0036]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例
中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]如图1所示的，本专利技术提供一种具有自动均流能力的变换器，其中，所述变换器包括高压侧DC/AC、多绕组变压器以及N个低压侧DC/AC(低压侧DC/AC 1、低压侧DC/AC 2
…
低压侧DC/AC N)，其中，
[0038]所述多绕组变压器包括N个铁芯，N个铁芯相互之间独立；
[0039]N个铁芯的高压侧绕组(绕组1、绕组2
…
绕组N)串联并连接于高压侧DC/AC的交流侧(高压侧DC/AC的直流侧为高压直流的端口DC
±
)，N个铁芯的低压侧绕组分别连接于N个低压侧DC/AC的交流侧；
[0040]N个低压侧DC/AC的直流侧并联(低压侧DC/AC的直流侧为低压直流的端口DC
±
)。
[0041]由于在本专利技术中，多绕组变压器采用的是N个独立的铁芯，N个铁芯的高压侧绕组串联，因此N个铁芯的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自动均流能力的变换器，其中，所述变换器包括高压侧DC/AC、多绕组变压器以及N个低压侧DC/AC，其中，所述多绕组变压器包括N个铁芯，N个铁芯相互之间独立；N个铁芯的高压侧绕组串联并连接于高压侧DC/AC的交流侧，N个铁芯的低压侧绕组分别连接于N个低压侧DC/AC的交流侧；N个低压侧DC/AC的直流侧并联。2.根据权利要求1所述的一种具有自动均流能力的变换器，其中，每个所述铁芯的高压侧绕组均并联有过压保护元件，其中，所述过压保护元件，用于在高压侧绕组出现过压时，实现高压侧绕组的过压保护。3.根据权利要求2所述的一种具有自动均流能力的变换器，其中，所述过压保护元件为金属氧化物压敏电阻MOV、避雷器和耗能电阻中的任意一种或者多种的串并联组合。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的一种具有自动均流能力的变换器，其中，所述高压侧DC/AC和低压侧DC/AC的结构均采用全桥型DC/AC变换器的结构或模块化多电平换流器型DC/AC变换器的结构。5.根据权利要求4所述的一种具有自动均流能力的变换器，其中，所述全桥型DC/AC变换器结构，包括两个并联的桥臂，所述桥臂还并联有均压电容；其中，每个桥臂上均包括多个串联的电力电子器件，每个电力电子器件上均反并联有二极管。6.根据权利要求5所述的一种具有自动...

【专利技术属性】
技术研发人员：张雪垠，赵彪，屈鲁，吴锦鹏，余占清，曾嵘，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：