【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及直流变换器，尤其涉及低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑结构及其运行方法。
技术介绍
1、直流变换器是新能源中压直流汇集系统中的关键部分之一，可以实现不同电压等级的直流输配电网互联，提高直流输配电灵活性。
2、随着新能源发电单元电压和功率的增长，系统对中压直流变换器新能源侧开关管的电压应力以及变换器的容量提出了更高的要求。
技术实现思路
1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术提供了低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑解决目前直流变换器电压应力高、容量小的问题。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
4、第一方面，本专利技术提供了低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑结构，包括三电平半桥模块、两电平半桥模块、变压模块和倍压整流模块；所述变压模块包括主变压器tr1及第一漏感lt1、辅助变压器tr2及第二漏感lt2；所述两电平半桥模块的桥臂中点连接至辅助变压器tr2原边绕组的下端。
5、作为本专利技术所述的低电流应力直流变压器拓扑结构的一种优选方案，其中：所述三电平半桥电路的桥臂中点与第二漏感lt2连接至辅助变压器tr2原边绕组的上端；所述主变压器tr1的原边绕组下端连接至分压电容的中点。
6、作为本专利技术所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑结构的一种优选方案，其中：所述主变压器tr1的副边绕组和辅助变压器tr2的副边绕组进行串联输出，连接倍压整流的输入端口。
7、作为本专利技术所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑结构的一种优选方案，其中：所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑结构，其特征在于：包括低电压应力三电平半桥直流变压器采用单极性pwm调制方式，通过调制波与高频单极性三角载波进行比较，输出的脉冲序列控制开关管q5和q6，实现输出电压和功率的控制；除两电平半桥模块中的第五开关管q5和第六开关管q6之外的所有开关管均进行中频调制。
8、作为本专利技术所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑结构的一种优选方案，其中：在每个正半周期开始时刻，通过增加两电平半桥模块中的第六开关管q6的导通时间，使输出电流上升至平台阶段；再通过单极性pwm调制方式实现第六开关管q6的高频斩波，使输出电流围绕平台电流上下波动；在每个正半周期即将结束时，提前关断两电平半桥模块中的第六开关管q6以及三电平半桥模块中的第一开关管q1，使得输出电流快速降为零。
9、作为本专利技术所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法的一种优选方案，其中：在三电平半桥模块中的第一开关管q1与第二开关管q2同时开通，第三开关管q3与第四开关管q4同时开通，第三开关管q3滞后第一开关管q1半个中频开关周期开通。
10、作为本专利技术所述的低电流应力直流变压器拓扑运行方法的一种优选方案，其中：在每个中频正半周期中，三电平半桥模块中的第二开关管q2始终导通，第三开关管q3和第四开关管q4以及两电平半桥模块中第五开关管q5始终保持关闭状态；两电平半桥电路中的第六开关管q6驱动信号为高频脉冲信号，两电平半桥电路中的第六开关管q6开通时，第一节点(a)与第三节点(c)之间输出电压等于直流输入电压的一半，电感电流线性增大。
11、作为本专利技术所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法的一种优选方案，其中：两电平半桥电路中的第六开关管q6关断时，第一节点(a)与第三节点(c)之间输出电压等于零，电感电流线性减小，两电平半桥电路中的第六开关管q6、以及三电平半桥中的第一开关管q1一起关断时，第一节点(a)与第二节点(b)以及第一节点(a)与第三节点(c)之间输出电压均为零，电流快速降为零。
12、作为本专利技术所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法的一种优选方案，其中：在每个中频负半周期中，三电平半桥模块中的第三开关管q3始终导通，第一开关管q1和第二开关管q2以及两电平半桥中第六开关管q6始终保持关闭状态；两电平半桥模块中的第五开关管q5的驱动信号为高频脉冲信号，两电平半桥模块中的第五开关管q5开通时，第一节点(a)与第三节点(c)之间输出电压等于负的直流输入电压的一半，电感电流沿负方向线性增大。
13、作为本专利技术所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法的一种优选方案，其中：两电平半桥模块中的第五开关管q5关断时，第一节点(a)与第三节点(c)之间输出电压等于零，电感电流沿负方向线性减小，三电平半桥模块中的第四开关管q4以及两电平半桥模块中的第五开关管q5一起关断时第一节点(a)与第二节点(b)以及第一节点(a)与第三节点(c)之间均为零，使得输出电流快速降为零。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
15、1、本专利技术所有开关器件的电压应力仅为输入电压的一半，从而降低了器件成本，所采用的调制方式可实现副边整流二极管的zcs关断，同时使变压器工作在中频频率，容量易于做大。
16、2、本专利技术中采用的控制方式使电流波形近似呈梯形波，相比于三角形波形减小了电流峰值，从而降低了器件的电流应力，降低器件的成本和导通损耗。
17、3、本专利技术让主变压器支路传输大部分功率而辅助变压器支路仅传输小部分功率，因此辅助支路的开关管进行高频开关时的电流很小，开关损耗得到较小。
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1.低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑结构，其特征在于：包括三电平半桥模块、两电平半桥模块、变压模块和倍压整流模块；
2.如权利要求1所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑结构，其特征在于：所述三电平半桥电路的桥臂中点与第二漏感Lt2连接至辅助变压器Tr2原边绕组的上端；所述主变压器Tr1的原边绕组下端连接至分压电容的中点。
3.如权利要求2所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑结构，其特征在于：所述主变压器Tr1的副边绕组和辅助变压器Tr2的副边绕组进行串联输出，连接倍压整流的输入端口。
4.低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法，基于权利要求1～3任一所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑结构，其特征在于：包括，
5.如权利要求4所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法，其特征在于：
6.如权利要求5所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法，其特征在于：在三电平半桥模块中的第一开关管Q1与第二开关管Q2同时开通，第三开关管Q3与第四开关管Q4同时开通，第三开关管Q3滞后第一开关管Q1半个中频
7.如权利要求6所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法，其特征在于：在每个中频正半周期中，三电平半桥模块中的第二开关管Q2始终导通，第三开关管Q3和第四开关管Q4以及两电平半桥模块中第五开关管Q5始终保持关闭状态；
8.如权利要求7所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法，其特征在于：两电平半桥电路中的第六开关管Q6关断时，第一节点(A)与第三节点(C)之间输出电压等于零，电感电流线性减小，两电平半桥电路中的第六开关管Q6、以及三电平半桥中的第一开关管Q1一起关断时，第一节点(A)与第二节点(B)以及第一节点(A)与第三节点(C)之间输出电压均为零，电流快速降为零。
9.如权利要求8所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法，其特征在于：在每个中频负半周期中，三电平半桥模块中的第三开关管Q3始终导通，第一开关管Q1和第二开关管Q2以及两电平半桥中第六开关管Q6始终保持关闭状态；
10.如权利要求9所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法，其特征在于：两电平半桥模块中的第五开关管Q5关断时，第一节点(A)与第三节点(C)之间输出电压等于零，电感电流沿负方向线性减小，三电平半桥模块中的第四开关管Q4以及两电平半桥模块中的第五开关管Q5一起关断时第一节点(A)与第二节点(B)以及第一节点(A)与第三节点(C)之间均为零，使得输出电流快速降为零。
...【技术特征摘要】
1.低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑结构，其特征在于：包括三电平半桥模块、两电平半桥模块、变压模块和倍压整流模块；
2.如权利要求1所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑结构，其特征在于：所述三电平半桥电路的桥臂中点与第二漏感lt2连接至辅助变压器tr2原边绕组的上端；所述主变压器tr1的原边绕组下端连接至分压电容的中点。
3.如权利要求2所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑结构，其特征在于：所述主变压器tr1的副边绕组和辅助变压器tr2的副边绕组进行串联输出，连接倍压整流的输入端口。
4.低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法，基于权利要求1～3任一所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑结构，其特征在于：包括，
5.如权利要求4所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法，其特征在于：
6.如权利要求5所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法，其特征在于：在三电平半桥模块中的第一开关管q1与第二开关管q2同时开通，第三开关管q3与第四开关管q4同时开通，第三开关管q3滞后第一开关管q1半个中频开关周期开通。
7.如权利要求6所述的低电压应力三电平半桥直流变压器拓扑运行方法，其特征在于：在每个中频正半周期中，三...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐玉韬，谈竹奎，冯起辉，陈敦辉，唐烁，常忠廷，齐雪雯，林呈辉，武壮，高吉普，李继凯，张后谊，张宣，董意锋，祝健杨，代奇迹，古庭赟，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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