[发明专利]一种用于混合直流的高压DC/DC变换装置

说明书

本发明涉及直流输、配电网互联领域，具体涉及一种用于混合直流的高压DC/DC变换装置。本发明通过在DC/DC变换器原边模块前加入抗极性反转电路，通过控制抗极性反转电路的开通关断状态，以实现无论DC/DC变换器的原边直流电压极性是否反转，DC/DC变换器原边模块的电压都不会反转的功能。本发明通过改变普通DC/DC变换器拓扑结构，在不影响DC/DC变换器高可靠性、高效率的同时，使变换装置具备了在传统直流输电系统中穿越DC/DC变换器原边电压极性反转故障以及双向能量传送的功能，解决了传统直流输电系统无法在直流侧互联的问题。本发明适用于各电压等级的传统直流输电系统。

技术领域

本发明涉及直流输、配电网互联领域，具体涉及一种用于混合直流的高压DC/DC变换装置。

背景技术

随着电力电子技术和器件制造技术的飞速发展，相比交流输、配电网，直流输、配电网可以提供更高的供电可靠性和冗余性，更灵活的供电模式以及更可靠的潮流控制方式，其技术和经济优势非常明显。虽然直流电网技术带来了诸多好处，但主要挑战之一来自于如何实现多电压等级直流系统的互联。由于目前直流输电系统存在多种电压等级，如果没有DC/DC变换器，这些系统只能通过其交流侧相连，无法构成真正意义的直流电网。因此，高压大功率DC/DC变换器作为直流联网的关键设备之一，是构建未来多电压等级、多端直流电网的重要组成部分。

但是在传统直流系统中，由于前级AC/DC变换器在阀组件故障时容易出现直流高压侧极性反转，击穿后级DC/DC变换器子模块，造成DC/DC变换器损毁；同时为了实现潮流反向，需反转AC/DC变换器直流侧电压极性。这大大降低了传统直流系统的可靠性以及构建传统直流互联系统的可能性。故研制一种适用于混合直流的高压DC/DC变换器成为了目前研究传统直流互联的重点。

现有的解决由于原边直流异常而导致DC/DC变换器故障的方案，基本为在DC/DC变换器原边加入抗直流高压侧异常模块，如图1所示。方案主要可分为两种：第一种方案为在DC/DC变换器前加入混合型直流断路器，如图2所示，常见的直流断路器如图3和图4所示的半控型和全控型。当监测到原边直流异常时，断路器迅速分闸，切断DC/DC变换器与AC/DC变换器的联系，当异常消失后断路器合闸，系统恢复供电。这种方案可有效保护DC/DC变换器，但会造成系统长时间断电(毫秒级至秒级，取决于断路器动作时间与系统恢复正常所需时间之和)，严重影响供电可靠性；第二种方案是在DC/DC变换器前加入由IGBT模块与电感组成的半桥结构，当监测到原边直流短路故障时，IGBT模块迅速关断，以实现DC/DC变换器与异常高压直流的隔离。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于混合直流的高压DC/DC变换装置，用以解决现有通过隔离断开解决极性反转容易导致系统长时间断电的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于混合直流的高压DC/DC变换装置，包括DC/DC变换器，所述DC/DC变换器的原边用于连接AC/DC变换器，所述DC/DC变换器的副边用于连接直流电网，所述DC/DC变换器的原边通过抗极性反转电路连接所述AC/DC变换器，所述抗极性反转电路用于在所述AC/DC变换器的直流侧极性反转时保持所述DC/DC变换器的原边的极性不变，所述抗极性反转电路为全桥电路。

进一步的，所述DC/DC变换器的原边包括直流转交流电路，所述直流转交流电路的直流侧通过并联原边电容连接所述抗极性反转电路，所述直流转交流电路的交流侧连接变压器的原边；所述DC/DC变换器的副边包括交流转直流电路，所述交流转直流电路的直流侧通过并联副边电容连接所述直流电网，所述交流转直流电路的交流侧连接所述变压器的副边。