[发明专利]一种模块化高压直流变换装置及其控制方法

权利要求书

1.一种模块化高压直流变换装置，其特征在于,至少两个隔离型低压直流变换模块构成，所述至少两个隔离型低压直流变换模块的输入端串联连接、输出端并联连接；

所述的隔离型低压直流变换模块由高压侧旁路单元(1)、双有源全桥直流变换单元(2)、低压侧隔离单元(3)组成；所述高压侧旁路单元的输入端即为所述隔离型低压直流变换模块的高压侧输入端，所述高压侧旁路单元的输出端与所述双有源全桥直流变换单元的输入端相连接，双有源全桥直流变换单元的输出端与低压侧隔离单元的输入端相连接，低压侧隔离单元的输出端即为隔离型低压直流变换模块的低压侧输出端。

2.如权利要求1所述的一种模块化高压直流变换装置，其特征在于：

所述的高压侧旁路单元由机械式旁路开关D1和两只带有反并联二极管的半导体器件Q1、Q2组成，具体连接方式是：机械式旁路开关D1和半导体器件Q2并联连接于高压侧旁路单元的正输入端和负输入端；半导体器件Q1与半导体器件Q2串联连接，即半导体器件Q1的发射极与半导体器件Q2的集电极相连接于高压侧旁路单元的正输入端；半导体器件Q1的集电极连接于高压侧旁路单元的正输出端；半导体Q2的发射极连接于高压侧旁路单元的负输出端；

所述的双有源全桥变换单元由半导体器件(Q3～Q10)、电容器(C1～C3)、高频变压器(T1)和无源器件(Z1)组成，具体连接方式是：电容器C1的正端、半导体器件Q3的集电极、半导体器件Q4的集电极相连接于双有源全桥变换单元的正输入端，电容器C1的负端、半导体器件Q5的发射极、半导体器件Q6的发射极相连接于双有源全桥变换单元的负输入端，半导体器件Q3的发射极和半导体器件Q5的集电极相连接于a连接点，半导体器件Q4的发射极和半导体器件Q6的集电极相连接于b连接点，电容器C2的正端、半导体器件Q7的集电极、半导体器件Q8的集电极相连接于双有源全桥变换单元的正输出端，电容器C2的负端、半导体器件Q9的发射极、半导体器件Q10的发射极相连接于双有源全桥变换单元的负输出端，电容器C2的负端与电容器C3的正端相连于e连接点，半导体器件Q7的发射极和半导体器件Q9的集电极相连接于c连接点，半导体器件Q8的发射极和半导体器件Q10的集电极相连接于d连接点，a连接点、b连接点与无源阻抗Z1的输入端相连接，无源阻抗Z1的输出端与高频变压器T1的输入端相连接，高频变压器T1的输出端与连接点c、连接点d相连接；

所述的低压侧隔离单元由三相机械式隔离开关D2组成。

3.如权利要求1所述的一种模块化高压直流变换装置，其特征在于：

所述的高压侧旁路开关D1和低压侧隔离开关D2承受低压直流电压，为低压机械式开关或接触器。

4.如权利要求1所述的一种模块化高压直流变换装置的控制方法，其特征在于：

当n个模块化高压直流变换装置运行时，其中w个隔离型低压直流变换模块处于工作状态、剩余n-w个模块处于热备用状态，其中，n≥2,0<w<n；

工作状态的隔离型低压直流变换模块，其高压侧旁路单元的旁路开关D1处于分开状态、半导体器件Q2处于闭锁状态、半导体器件Q1处于开通状态，低压侧的隔离单元的隔离开关D2处于闭合状态，双有源全桥变换单元处于功率变换状态；每个工作状态下的隔离型低压直流变换模块的输入电压为高压直流变换装置输入电压的1/w、输出电压为高压直流变换装置的输出电压；

热备用状态的隔离型低压直流变换模块，其高压侧旁路单元(1)的旁路开关D1处于分开状态、半导体器件Q2处于开通状态、半导体器件Q1处于闭锁状态，低压侧的隔离单元的隔离开关D2处于闭合状态，双有源全桥变换单元处于空载运行状态；每个热备用状态下的隔离型低压直流变换模块的输入电压为高压直流变换装置输入电压的1/w、输出电压为高压直流变换装置的输出电压；

当所述工作状态的隔离型低压直流变换模块发生故障时，退出故障模块、将热备用状态的隔离型低压直流变换模块投入；所述退出故障模块的具体方法为：故障模块通过闭合机械式旁路开关D1、开通半导体开关Q2、闭锁半导体器件Q1、闭锁半导体器件Q3～Q10、分开机械式隔离开关D2可实现从系统中退出；热备用模块通过闭锁半导体开关Q2、开通半导体开关Q1实现投入到系统中。