[发明专利]基于同步导通技术的高压直流取能变换器

说明书

本发明提供一种基于同步导通技术的高压直流取能变换器，其中，控制器用于输出与电源输出电压、电源输入电压、电源输入电流相对应的PWM调制信号至同步驱动发生装置；同步驱动发生装置用于对所述PWM调制信号进行隔离、整形处理，并输出多个正负对称的具有驱动能力的脉冲信号至高压串联开关组；高压串联开关组用于在多个所述脉冲信号的控制下以同步导通的方式实现开关功能；高频高压变压器用于实现原副边的隔离，以及在高压串联开关组的作用下将输入电压降低到预设的输出电压等级；高压二极管串联组用于将高频高压变压器的副边输出的交流电压整流后，形成预设的恒定直流电压输出。本发明所述高压直流取能变换器具有宽输入电压范围和高输出精度。

技术领域

本发明涉及柔性直流输电技术领域，具体涉及一种基于同步导通技术的高压直流取能变换器。

背景技术

在静止无功发生器、柔性直流输电装置中，需要对单个功率模块提供电能，此电能通常是从与单个功率模块连接的直流母线获取的，所述功率模块可以为直流取能变换器。

为了满足高压场合的应用要求，传统的直流取能变换器可以采用以下三种方案：

方案一、使用高电压等级的开关器件和无源器件(电阻、电容等)，从而满足高压、大电流的应用需求。此方案的难点在于：目前开关特性较为理想的开关器件都难以满足在高电压的情况下的电流容量要求。

方案二、使用多个低电压等级的变换器单元进行级联，以提高其总电压等级，从而实现高压、大电流的应用需求。此方案的难点在于：增加了系统的复杂程度，从而降低了系统的可靠性，在实现高压开关功能的同时，又引入了变换器单元间的均压控制问题。

方案三、使用开关管串联形成高压开关组，从而实现高压场合的应用。

目前，在国家电力系统应用领域亟需应用新的电力电子技术解决传统电网的共性问题的需求下，在高压开关器件还未实现突破的前提下，通过低压开关器件(如开关管)串联构成高压开关组的技术(即方案三)成为高压场合应用问题解决方法的发展方向。

这种通过开关管串联形成高压开关组的技术一般采用顺序导通的控制方式。例如，当采用两只开关管串联时，其控制方式具体为，导通时刻：两只开关管的导通、关断是依次进行的，即第一只开关管先导通，在第一只开关管的导通信号发出几十ns后，第二只开关管再导通；关断时刻：第一只开光管先开关断，在第一只开关管的关断信号发出几十ns后，第二只开关管再关断。

由于顺序导通的控制方式中开关管依次导通，如果开关管的数量较多，如多于两只开关管时，会出现第一只开关管与最后一只开关管的导通或关断延时较大，从而出现无法均压的技术问题，输出精度较低。为避免这一问题，可以仅采用两只开关管，但会导致直流输入电压的范围有限，局限性较大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中所存在的上述缺陷，提供一种具有宽输入电压范围、高输出精度的基于同步导通技术的高压直流取能变换器。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于同步导通技术的高压直流取能变换器，其包括高频高压变压器、高压串联开关组、同步驱动发生装置、高压二极管串联组和控制器，

所述控制器用于输出与电源输出电压、电源输入电压、电源输入电流相对应的PWM调制信号至同步驱动发生装置；

所述同步驱动发生装置用于对所述PWM调制信号进行隔离、整形处理，并输出多个正负对称的具有驱动能力的脉冲信号至高压串联开关组；

所述高压串联开关组用于在多个所述脉冲信号的控制下以同步导通的方式实现开关功能；

所述高频高压变压器用于实现原副边的隔离，以及在高压串联开关组的作用下将输入电压降低到预设的输出电压等级；