[发明专利]一种模块式变流装置、组合型换流器以及控制方法

说明书

本发明公开了一种模块式变流装置，所述装置包括至少一个双级变换器、一个正极开关和一个负极开关；所述双极变换器包括一个交直变换器和一个直直变换器，所述交直变换器可实现交流电与直流电的变换，所述直直变换器可实现直流电与直流电之间幅值的变换，所述双级变换器输入端和输出端相互串联；本发明还公开了一种由模块式变流装置构成的组合型换流器以及控制方法，所述组合型换流器可通过开关的切换，实现换流器内模块式变流装置串并联方式的重新组合，对负载的电压和电流需求有更大的适用范围，成本低，可靠性高，且易于实现。

技术领域

本发明属于大功率电力电子变流技术领域，具体涉及一种模块式变流装置、组合型换流器及控制方法。

背景技术

高压大容量的电力电子装置定制性较强，通常是根据实际的应用场合设计参数，拓扑结构一旦确定后，整个装置的适用参数范围就确定了，一旦需求变化，就需要对原有的装置进行改造，改造的成本高、难度大；对于某些特定的应用场合，如利用电力电子装置对直流线路进行融冰，融冰的线路的长度不确定，等效的负载电阻不确定，对装置的工作范围要求更高。因此，需要一种通用性更强的电力电子装置，在不增加太多成本的前提下，满足更高工作范围的需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种模块式变流装置、以及利用模块式变流装置构成的组合型换流器，通过开关的切换可实现换流器拓扑结构串并联方式的任意组合，本发明还提出了使用上述装置的控制方法。

为了达成上述目的，本发明采用的具体的方案如下：

一种模块式变流装置，所述装置包括至少一个双级变换器、一个正极开关和一个负极开关；所述双极变换器包括一个交直变换器和一个直直变换器，所述交直变换器可实现交流电与直流电的变换，所述直直变换器可实现直流电与直流电之间幅值的变换，所述交直变换器的直流输出端与直直变换器的直流输入端连接；所述所有直直变换器的直流输出正极与正极开关的一端连接，正极开关的另一端作为模块式变流装置正极；直流输出负极与负极开关的一端连接，负极开关的另一端作为模块式变流装置负极。

其中，所述交直变换器可以是由至少四组功率半导体开关器件以及电容构成的单相全桥变换器。

其中，所述交直变换器可以是由至少两组功率半导体开关器件以及电容构成的单相半桥变换器。

其中，所述直直变换器包括两组单相全桥变换器以及隔离变压器，第一单相全桥变换器的直流输入侧为直直变换器的直流输入端，输出交流侧与隔离变压器的原边连接，隔离变压器的副边与第二单相全桥变换器的交流输入侧连接，第二单相全桥变换器的直流输出侧为直直变换器的直流输出端。

其中，所述直直变换器还包括电感与电容的串联连接，所述串联连接连接在第一单相全桥变换器的输出交流侧与隔离变压器的原边之间。

其中，所述装置还包括第一旁路开关，所述第一旁路开关并联在装置的交流输入端口。

其中，所述装置还包括第二旁路开关，所述第二旁路开关并联在直直变换器的直流输出正极与负极之间。

本发明还公开了一种组合型换流器，所述组合型换流器包含N个模块式变流装置，其中N为大于等于2的整数，所述组合型换流器还包括N-1个连接开关；所述N个模块式变流装置的交流输入端口依次串联连接，首端和尾端定义为组合型换流器的交流输入端口；所述N个模块式变流装置的正极相连，构成组合型换流器的直流输出正端，所述N个模块式变流装置的负极相连，构成组合型换流器的直流输出负端；第一个直直变换器的直流输出负极通过第一连接开关与第二个直直变换器的直流输出正极连接，第二个直直变换器的直流输出负极通过第二连接开关与第三个直直变换器的直流输出正极连接，依次类推，第N-1直直变换器的直流输出负极通过第N-1连接开关与第N个直直变换器的直流输出正极连接。

本发明还公开了一种组合型换流器的控制方法

(1)当组合型换流器启动时，所述控制方法包括如下步骤：