[发明专利]一种DC-DC变换器的调制策略及其子模块均压方法

说明书

本发明提供了一种DC‑DC变换器的调制策略及其子模块均压方法，该调制策略包括步骤1：构建子模块的开关函数模型；步骤2：确定阶梯波状桥臂开关函数模型；步骤3：依据阶梯波状桥臂开关函数模型调制DC‑DC变换器的交流侧电压电流波形；该均压方法包括构建能量模型，依据能量模型改变原边侧交流电流对子模块能量交互的大小，从而均衡子模块电压。与现有技术相比，本发明提供的一种DC‑DC变换器的调制策略及其子模块均压方法，在不提高开关频率的前提下，可以提高DC‑DC变换器中间交流电压频率，减小了电容电压波动，缩小了变换器中子模块电容的体积，有利于减小桥臂电感以及变压器等无源器件的体积，减少了成本，使其具有较大功率传输能力和功率密度。

技术领域

本发明涉及是直流电网技术领域，具体涉及一种DC-DC变换器的调制策略及其子模块均压方法。

背景技术

随着直流电网发展，作为直流电网中的关键性器件，高压高功率DC-DC变换器成为研究热点。其中，基于MMC结构的DC-DC变换器具有模块数量可变，电压等级可调等优势受到了广泛关注。目前基于MMC的DC-DC变换器拓扑有很多种，其中受到中外学者研究和关注的拓扑结构为基于MMC的隔离型DC-DC变换器。

如附图1所示，基于MMC的隔离型DC-DC变换器通常采用两套MMC变换器，变换器的交流通过变压器进行连接。该种拓扑结构的技术路线有很多，这些技术路线区别在于变换器采取的调制策略。其中一种技术路线是将MMC作为传统的AC-DC换流装置使用，经调制后在交流侧输出工频的交流电压，这种技术路线较为成熟，因此把两套MMC换流器的交流侧进行变压器连接即可构成DC-DC变换器。但这种技术路线将会导致变换器中的子模块电容、桥臂电感以及隔离变压器体积较大。因此该种技术路线并不适合DC-DC变换器。

子模块均压控制问题是MMC变换器重要的问题。配合不同调制策略的均压方法也往往不同。对于传统的MMC调制方式来说，均压控制依赖于对电流进行采样。由于该种调制方法不适合于基于MMC的DC-DC变换器。因此这些与之配合的均压方法也可能无法直接应用。

综上，需找到一种可提高交流侧电压频率的调制策略和子模块均压方法十分重要。

发明内容

为了满足现有技术的需要，本发明提供了一种DC-DC变换器的调制策略及其子模块均压方法。

第一方面，本发明中DC-DC变换器的调制策略的技术方案是：

所述DC-DC变换器为中频隔离型模块化多电平DC-DC变换器，其调制策略包括：

步骤1：设定DC-DC变换器中各子模块的占空比，构建所述子模块的开关函数模型S_k；

步骤2：对所述DC-DC变换器的桥臂中所有子模块的开关函数模型S_k进行叠加，得到阶梯波状桥臂开关函数模型S_Σ；

步骤3：依据所述阶梯波状桥臂开关函数模型S_Σ调制DC-DC变换器的交流侧电压电流波形。

优选的，所述DC-DC变换器中各子模块的占空比均为50％。

优选的，所述子模块的开关函数模型S_k的表达式为：

其中，γ_k,2n-1为第2n-1次傅里叶展开式中第k个子模块移相角的等效值，γ_k,2n-1＝(2n-1)γ_k，γ为移相角；

γ_k为第k个子模块的移相角，γ_k＝C_k×Δ_γ；Δ_γ为移相角γ的偏差标准值，C_k为整数；