[发明专利]一种直流-直流固态变压器

权利要求书

1.一种直流-直流固态变压器，其特征在于，包括：

第一MMC换流阀，其一端为直流输入端，用于将直流输入端输入的直流电压逆变为第一交流电压后输出；

变压单元，其输入与所述第一MMC换流阀的输出连接，用于对第一MMC换流阀输出的第一交流电压进行幅值变化为第二交流电压输出；

第二MMC换流阀，其一端连接所述变压单元，另一端为直流输出端，用于将所述第二交流电压整流为直流电压后从直流输出端输出；

所述直流-直流固态变压器还包括：

控制单元，其用于基于设定电压生成具有相角差的第一调制波和第二调制波，以使得所述第一交流电压追踪所述第一调制波，所述第二交流电压追踪所述第二调制波，从而使得第二MMC换流阀输出的直流电压追踪设定电压；

所述控制单元包括：

采集模块，其用于采集所述第二MMC换流阀输出的直流电压和输出功率；

系统控制模块，其用于根据所述设定电压以及所述第二MMC换流阀输出的直流电压和输出功率生成具有相角差的所述第一调制波和所述第二调制波；

第一换流阀控制模块，其用于根据所述第一调制波形成用于控制第一MMC换流阀的第一脉冲信号，将所述第一脉冲信号输出给第一MMC换流阀，使控制单元所述第一交流电压追踪所述第一调制波；

第二换流阀控制模块，其用于根据所述第二调制波形成用于控制第二MMC换流阀的第二脉冲信号，将所述第二脉冲信号输出给第二MMC换流阀，使所述第二交流电压追踪所述第二调制波；

所述第一换流阀控制模块和所述第二换流阀控制模块包括：导通数计算子模块，

其用于计算上一时刻桥臂内导通的上、下半桥子模块SM的个数，以及当前时刻桥臂的直流输入平均电压，

并根据表达式D＝modlev﹢2﹣m计算区别系数D，其中，modlev为第一调制波电压或第二调制波电压与直流平均电压的比值，m为桥臂内上一时刻下半桥子模块SM的导通数，

若区别系数大于0.5，则对下半桥子模块SM导通数加1，上半桥子模块SM导通数减1，

进而判断下半桥子模块SM导通数是否小于子模块SM的总数，若小于，则通过电压排序子函数和桥臂子模块导通子函数计算出当前时刻桥臂子模块SM的导通数；

若区别系数小于﹣0.5，则对上半桥子模块SM导通数加1，下半桥子模块SM导通数减1，

进而判断下半桥子模块SM导通数是否小于子模块SM的总数，若小于，则通过电压排序子函数和桥臂子模块导通子函数计算出当前时刻桥臂子模块SM的导通数。

2.如权利要求1所述的直流-直流固态变压器，其特征在于，所述相角差是通过根据所述设定电压与所述第二MMC换流阀输出的直流电压的差值经过调节器得到的。

3.如权利要求1所述的直流-直流固态变压器，其特征在于，所述相角差是通过根据所述设定电压与所述第二MMC换流阀输出的直流电压的差值经过调节器得到的第一相角差叠加上根据所述第二MMC换流阀输出的功率在调节器的作用下形成的第二相角差得到的。

4.如权利要求3所述的直流-直流固态变压器，其特征在于，所述变压单元包括：双绕组变压器，所述第一MMC换流阀和所述第二MMC换流阀包括两个桥臂，所述桥臂的中点分别连接所述双绕组变压器原边或副边的两极。

5.如权利要求3所述的直流-直流固态变压器，其特征在于，变压单元包括：三个双绕组变压器，

所述第一MMC换流阀和所述第二MMC换流阀包括三个桥臂，所述桥臂的中点依次与所述三个双绕组变压器中每个双绕组变压器原边或副边的一极连接，所述三个双绕组变压器原边或副边的另一极相互连接。

6.如权利要求4或5所述的直流-直流固态变压器，其特征在于，所述桥臂包括上、下两个半桥，所述半桥包括：

级联的n个子模块SM；

电抗器，连接在第n个子模块SM上，用于提供环流阻抗以限制相间环流。

7.如权利要求6所述的直流-直流固态变压器，其特征在于，所述第一换流阀控制模块和所述第二换流阀控制模块还包括：脉冲信号生成子模块，

其用于当子模块SM的导通数等于n时，生成用于导通桥臂内所有子模块SM的脉冲信号，其中，n为子模块SM的总数；

当子模块SM的导通数等于0时，生成用于关断桥臂内所有子模块SM的脉冲信号；

当桥臂电流大于0且子模块SM的导通数不等于0和n时，生成用于在桥臂内导通相应数量的电压较低的子模块SM的脉冲信号；

若桥臂电流小于等于0且子模块SM的导通数不等于0和n时，生成用于在桥臂内导通相应数量的电压较高的子模块SM的脉冲信号。