[发明专利]一种具有真双极性直流输出能力的电力电子变压器及应用控制

说明书

本发明涉及一种具有真双极性直流输出能力的电力电子变压器，通过控制全桥/三电平组合式变换器（4）开关管，实现正极、负极直流输出电压的均衡，以及单极故障情况下，非故障极直流输出的正常运行；通过控制全桥变换器（2）与全桥/三电平组合式变换器（4），调节隔离变压器（3）的原副边电压，实现输入、输出侧功率的双向传输调节；可实现变换器中开关器件的软开关，提升变换器运行效率；所设计变换器可与级联H桥变换器或模块化多电平变换器组合，构成中高压交流输入、真双极性直流输出的电力电子变压器；也可以通过模块的串并联，构成具有真双极性直流输出能力的直流变压器。

技术领域

本发明涉及一种具有真双极性直流输出能力的电力电子变压器及应用控制，属于电能变换装置技术领域。

背景技术

在低压直流配电系统中，主要有伪双极与真双极性母线两种系统结构。对于伪双极性直流配电系统，正负极母线电压不可独立调节，当发生单极开路时，非故障极不能继续运行，造成整体直流配电系统的瘫痪。而对于真双极性直流配电系统，正负极直流母线电压可独立调节，即使发生了单极直流母线故障，非故障极仍可正常运行。目前，为了形成真双极性直流配电系统，一般使用两套变换器/变流器装置，将变换器的中压直流/中压交流侧端口并联，低压直流端口串联，从而形成真双极性直流输出。该方式需要使用两套变换器/变流器装置，大大增加了实际装置的体积与成本，不利于直流配电技术的推广与发展。因此，采用具有真双极性直流输出的变换器，可以大大减少变换器/变流器装置的体积，降低直流配电系统的初期投入成本。然而，目前双极性输出的变换器中往往都是伪双极输出，虽然可在正负极负载不平衡的情况下，平衡正负极直流母线电压，但在单极短路或开路故障情况下，非故障极仍无法运行。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有真双极性直流输出能力的电力电子变压器，作为子模块应用于电力电子变压器/直流变压器中，实现真双极性低压直流输出，构成真双极性低压直流配电系统，减少装置体积，降低系统初期成本。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种具有真双极性直流输出能力的电力电子变压器，包括输入侧滤波电路、全桥变换器、隔离变压器、全桥/三电平组合式变换器、输出侧滤波电路；其中，输入侧滤波电路包括直流电容C_in和直流电源V_in，直流电容C_in与直流电源V_in的正负端相并联；输入侧滤波电路的输出端与全桥变换器的输入端相连接；

隔离变压器包括传输电感L_s和中高频变压器T_r，传输电感L_s与中高频变压器T_r的原边绕组或副边绕组相串联；全桥变换器的输出端对接隔离变压器中原边绕组的两端；

输出侧滤波电路包括第一直流输出滤波电容C_o1和第二直流输出滤波电容C_o2，第一直流输出滤波电容C_o1的正极连接真双极性直流输出的正极，第二直流输出滤波电容C_o2的负极连接真双极性直流输出的负极，第一输出滤波电容C_o1与第二输出滤波电容C_o2串联，第一输出滤波电容C_o1与第二输出滤波电容C_o2之间串联线路上的任意位置对接真双极性直流输出的接地极；