[发明专利]一种单向直流电压变换装置和系统及其控制方法

权利要求书

1.一种单向直流电压变换装置，其特征在于：

所述单向直流电压变换装置包含两个输入端口和两个输出端口，并由前级开关电路、前置电路、功率主电路、后级开关电路、前级辅助隔离开关以及后级辅助隔离开关组成；其中，前级开关电路、前置电路、功率主电路以及后级开关电路均为两端口电路，各电路的前后级端口依次级联；

前级开关电路的前级端口即为单向直流电压变换装置第一输入端口，包含一个输入正端和一个输入负端；后级开关电路的后级端口即为单向直流电压变换装置第一输出端口，包含一个输出正端和一个输出负端；

前级开关电路的后级与前置电路前级级联时，该端口的负端连接前级辅助隔离开关并与正端构成单向直流电压变换装置的第二输入端口；功率主电路的后级与后级开关电路的前级级联时，该端口的负端连接后级辅助隔离开关并与正端构成单向直流电压变换装置的第二输出端口。

2.如权利要求1所述的单向直流电压变换装置，其特征在于：

所述单向直流电压变换装置的功率主电路包含一个全控型H桥电路、一个高频变压器、一个谐振元件、一个不控型H桥电路、一个输入电容和一个输出电容；其中，高频变压器包含两个绕组，定义为原边绕组和副边绕组；谐振元件串联接入高频变压器的任意一个绕组；全控型H桥电路包含两个半桥，定义为第一半桥和第二半桥，每个半桥的桥臂由一个全控型开关器件构成；不控型H桥电路同样包含两个半桥，定义为第三半桥和第四半桥，每个半桥的上下桥臂均由M个二极管串联构成，M为大于等于2的任意正整数；

全控型H桥电路的直流侧并联输入电容，构成功率主电路的前级端口，全控型H桥电路的交流侧连接高频变压器的原边绕组；不控型H桥电路的交流侧连接高频变压器的副边绕组，不控型H桥电路的直流侧并联输出电容，构成功率主电路的后级端口。

3.如权利要求1所述的单向直流电压变换装置，其特征在于：

所述单向直流电压变换装置的前级开关电路，包含三个隔离开关，分别为正极隔离开关、负极隔离开关和旁路开关；旁路开关的两端，构成单向直流电压变换装置的前级开关电路的后级端口，正极隔离开关与负极隔离开关的一端分别与旁路开关的两端连接，正极隔离开关与负极隔离开关的另一端，构成单向直流电压变换装置的前级开关电路的前级端口。

4.如权利要求1所述的单向直流电压变换装置，其特征在于：

所述单向直流电压变换装置的后级开关电路，包含三个隔离开关，分别为正极隔离开关、负极隔离开关和旁路开关；旁路开关的两端，构成单向直流电压变换装置的后级开关电路的前级端口，正极隔离开关与负极隔离开关的一端分别与旁路开关的两端连接，正极隔离开关与负极隔离开关的另一端，构成单向直流电压变换装置的后级开关电路的后级端口。

5.如权利要求1所述的单向直流电压变换装置，其特征在于：

所述单向直流电压变换装置的前置电路采用全桥电路构成；全桥电路由四个全控型开关器件构成；全桥电路交流侧并联一个旁路隔离开关后，构成单向直流电压变换装置的前置电路的前级端口；全桥电路直流侧并联一个母线电容后，构成单向直流电压变换装置的前置电路的后级端口。

6.如权利要求1所述的单向直流电压变换装置，其特征在于：

所述单向直流电压变换装置的前置电路采用半桥电路构成；半桥电路由两个全控型开关器件构成；半桥电路中点和负端之间并联一个旁路隔离开关后，构成单向直流电压变换装置的前置电路的前级端口；半桥电路正负端之间并联一个母线电容后，构成单向直流电压变换装置的前置电路的后级端口。

7.如权利要求1所述的单向直流电压变换装置，其特征在于：

所述单向直流电压变换装置的前置电路前级端口的正端和后级端口的正端之间，串联一个熔断器和一个隔离开关，前、后级端口的负端之间采用导线直连。