[发明专利]一种多分段高可靠直流变压器系统及其控制方法

权利要求书

1.一种多分段高可靠直流变压器系统，其特征在于：包括至少一个连接中压/高压直流配电网和低压直流配电网的直流电压器；所述直流变压器包括实现中压/高压直流逆变的模块化多电平变换器、高频隔离变压器和实现输出低电压分段的至少两个全桥变换器，所述模块化多电平变换器交流侧通过交流开关与高频隔离变压器原边绕组相连，所述高频隔离变压器副边绕组分别通过交流开关与所述至少两个全桥变换器交流侧相连。

2.根据权利要求1所述的一种多分段高可靠直流变压器系统，其特征在于：所述至少两个全桥变换器的直流侧分别引出低压直流母线分段，所述至少两个全桥变换器分别引出的低压直流母线分段间通过直流开关相连。

3.根据权利要求2所述的一种多分段高可靠直流变压器系统，其特征在于：至少一个全桥变换器引出的低压直流母线分段接入分布式电源，并通过所述直流开关向其他分段用电设备供电。

4.根据权利要求1所述的一种多分段高可靠直流变压器系统，其特征在于：所述模块化多电平变换器包括第一桥臂和第二桥臂，第一桥臂和第二桥臂的桥臂中点引出高频交流侧，高频交流侧通过第一交流开关与高频隔离变压器原边绕组相连；第一桥臂和第二桥臂均由上下两个子桥臂组成，每个子桥臂均通过桥臂电感与桥臂中点连接，每个子桥臂均由n个相同的子模块SM串联组成，n为正整数，子模块SM采用单相半桥结构功率单元。

5.根据权利要求1所述的一种多分段高可靠直流变压器系统，其特征在于：所述全桥变换器采用由四个开关管作为开关构成的H全桥结构；或者采用至少两个相互串联/并联的所述H全桥结构。

6.根据权利要求1所述的一种多分段高可靠直流变压器系统，其特征在于：所述全桥变换器采用由四个二极管作为开关构成的H全桥结构；或者采用至少两个相互串联/并联的所述H全桥结构。

7.根据权利要求1所述的一种多分段高可靠直流变压器系统，其特征在于：所述全桥变换器为双极性全桥变换器，所述双极性全桥变换器采用由六个开关管作为桥臂组成的三相H桥结构，每个开关管均反向连接二极管；或者为至少两个相互串联/并联的所述双极性全桥变换器。

8.根据权利要求1所述的一种多分段高可靠直流变压器系统，其特征在于：所述全桥变换器为双极性全桥变换器，所述双极性全桥变换器采用由四个二极管作为开关构成的H全桥结构，该H全桥结构右侧通过两输出直流电容引出双极性电压，该H全桥结构与两输出直流电容间还设有用于平衡两直流电容电压的两个相互串联的开关管；或者为至少两个相互串联/并联的所述双极性全桥变换器。

9.根据权利要求1所述的一种多分段高可靠直流变压器系统，其特征在于：所述高频隔离变压器T采用多绕组变压器或者由多个变压器互联扩展而成。

10.一种权利要求1-9任一项所述多分段高可靠直流变压器系统的控制方法，其特征在于：直流变压器正常工作时，所有交流开关均闭合，直流开关断开，模块化多电平变换器控制高频交流侧输出高频方波或高频正弦波，经高频隔离变压器电压变换后，所述至少两个全桥变换器分别控制低压直流母线输出低压直流电压。

11.根据权利要求10所述的一种多分段高可靠直流变压器系统的控制方法，其特征在于：当某一全桥变换器故障时，该全桥变换器相连的交流开关断开，直流开关导通，由其他全桥变换器给该全桥变换器相连低压直流母线供电。

12.根据权利要求10所述的一种多分段高可靠直流变压器系统的控制方法，其特征在于：当模块化多电平变换器故障时或中压/高压直流母线短路，模块化多电平变换器和高频隔离变压器间的交流开关断开，由低压直流配电网中的分布式电源通过与其相连的低压直流母线、全桥变换器，经高频隔离变压器向其他分段用电设备供电；

或者由低压直流配电网中的分布式电源通过与其相连的低压直流母线经直流开关直接给其他分段用电设备供电。

13.根据权利要求10所述的一种多分段高可靠直流变压器系统的控制方法，其特征在于：当高频隔离变压器故障时，所有交流开关均断开，由低压直流配电网中的分布式电源通过直流开关直接给其他分段用电设备供电。