[发明专利]一种基于模块化多电平换流器拓扑结构的DC-DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于模块化多电平换流器拓扑结构的DC-DC变换器，实现了高压直流变换问题，并且成功将定直流电压、定交流电压控制策略应用到建模中，属输配电技术领域。

背景技术

模块化多电平换流器高压直流输电 (Modular Multilevel Converter Based High Voltage Direct Current，简称MMC-HVDC) 是电压源换流器高压直流输电(Voltage Source Converter Based High Voltage Direct Current，简称VSC-HVDC)在多电平领域的重要分支。

与传统两电平或三电平VSC-HVDC相比，MMC-HVDC有以下主要优点：

（1）模块化设计，便于扩容。

（2）开关频率较低，开关损耗较小，等效开关频率较高。

（3）换流器交流侧出口电压谐波含量少，无需交流滤波器。

本发明的目的就是将MMC-HVDC的优点应用到DC-DC变换器中，在保留MMC自身优点的前提下，通过改进MMC拓扑结构、减少投资，实现高压DC-DC变换功能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，实现高压大功率的DC-DC变换问题。本发明采用如下技术方案实现：

新型拓扑结构是在原有MMC拓扑结构基础上改进得到的，该变换器左右对称，由两个DC-AC环节采取“背靠背”形式连接来完成直流变换。MMC拓扑结构由三相桥臂构成，取MMC拓扑结构中的一相作为换流器件，与两个串联电容并联构成一个DC-AC环节，直流侧线路上下各有两个平波电抗器用来减少电流纹波，分别从两块电容中点和一相桥臂中点取出两条线路作为交流侧线路，交流线路通过一台单相变压器与另一侧结构相同的AC-DC变换器相连。

以上就是对该模块化多电平DC-DC变换器构成的简单介绍，该变换器应用于未来直流电网中，可以实现直流电压的变换。 

附图说明

图1单相模块化多电平DC-DC变换器拓扑；

图2为一相桥臂中使用的半桥子模块拓扑；

图3为模块化多电平DC-DC变换器的等值电路图；

图4为DC-DC变换器功率传输模型；

图中各符号：图1中，L_x1、输入端平波电抗器；L_x2、输出端平波电抗器；C₁、输入端桥臂电容；C₂、输出端桥臂电容；L₁、为输入端桥臂电抗；L₂、输出端桥臂电抗器；SMn、第n个子模块；T、单相交流变压器；U_in、DC-DC变换器输入端电压；U_out、输出端直流电压；图2中，VT1、子模块半桥的IGBT1；VT2、子模块半桥的IGBT2；VD1、与VT1反并联的续流二极管；VD2、与VT2反并联的续流二极管；U_C、子模块的电容电压；u_sm，子模块的输出电压；i_sm，子模块的输出电流。图3中，R_eq、输入端桥臂等值电阻；r_eq输出端等值电阻；u_A1、输入端上桥臂等效可控电压源；u_A2、输入端下桥臂等效可控电压源；u_a1、输出端上桥臂等效可控电压源；u_a2、输出端下桥臂等效可控电压源；图4中，u_Ap、A_p点对地电压；u_ap、a_p点的对地电压；k、单相交流变压器的变比。

具体实施方式