[发明专利]混合储能型直流变压器及其控制方法

权利要求书

1.一种混合储能型直流变压器，其特征在于，包括：

交流电抗器和多个输出整流单元；

多绕组高频变压器，所述多绕组高频变压器的每个副边绕组一一对应与所述多个输出整流单元的每个输出整流单元的交流输入端并联，至少一个所述输出整流单元的直流输出端并联以构成一路低压直流，从而得到多路低压直流输出；以及

储能型模块化多电平变换器，所述储能型模块化多电平变换器为H桥结构，所述储能型模块化多电平变换器包括两相电路，每相电路包括上桥臂和下桥臂，其中，所述上桥臂和所述下桥臂均包括多个储能子模块，所述上桥臂由多个储能子模块的交流输出端依次串联后与桥臂电抗器串联构成，所述下桥臂由桥臂电抗器与多个储能子模块的交流输出端依次串联构成，所述两相电路的上桥臂的上端与高压直流电网正极相连，所述两相电路的下桥臂的下端与所述高压直流电网的负极相连，所述每相电路的上桥臂的下端与下桥臂的上端相连，形成对应相的交流输出端，所述两相电路的交流输出端与所述交流电抗器串联后与多绕组高频变压器的原边绕组并联；其中，

所述多个储能子模块的每个储能子模块包括：第一MMC子模块和第一储能元件，DC/DC单元，所述DC/DC单元的一端与所述MMC子模块的直流侧并联，所述DC/DC单元的另一端与所述第一储能元件并联；或，所述多个储能子模块的每个储能子模块包括：第二MMC子模块和第二储能元件，所述第二MMC子模块的直流侧与所述第二储能元件并联；其中，第一储能元件与第二储能元件为功率型储能元件或能量型储能元件，所述储能型模块化多电平变换器的其中一相电路的上桥臂和下桥臂的储能子模块采用所述功率型储能元件储能，另一相的上桥臂和下桥臂的储能子模块采用所述能量型储能元件储能。

2.根据权利要求1所述的混合储能型直流变压器，其特征在于，第一MMC子模块与第二MMC子模块为半桥变换器、或者全桥变换器、或者混合使用半桥和全桥变换器。

3.根据权利要求1所述的混合储能型直流变压器，其特征在于，所述DC/DC单元为非隔离型双向boost电路或隔离型双有源全桥变换器电路。

4.根据权利要求1所述的混合储能型直流变压器，其特征在于，所述功率型储能元件包括超级电容，所述能量型储能元件包括锂电池、蓄电池和钒电池中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的混合储能型直流变压器，其特征在于，所述多个输出整流单元的每个输出整流单元包括：

直流滤波电感和直流电容；

二极管整流桥，所述二极管整流桥的交流输入端与所述多绕组高频变压器的一个副边绕组相连，直流输出端与所述直流滤波电感串联后与所述直流电容并联。

6.根据权利要求1所述的混合储能型直流变压器，其特征在于，所述多个输出整流单元的每个输出整流单元为全桥变换器，其中，所述全桥变换器的交流输入端与所述多绕组高频变压器的一个副边绕组相连，直流输出端与直流电容并联。

7.一种混合储能型直流变压器的控制方法，其特征在于，采用如权利要求1-6任一项所述的变压器，其中，所述方法包括以下步骤：

检测多路直流输出电压的平均值，根据所述平均值与预设值之差经过PI调节器得到储能型MMC的交流输出电压峰值U_m，得到所述储能型MMC的交流输出电压，得到两相上桥臂和下桥臂的交流输出电压的表达式；

检测高压直流输入侧电流，并采用低通滤波器分离出高频分量和低频分量，将所述低频分量作为能量型储能所在相的直流电流给定值，并将所述高频分量作为功率型储能所在相的直流电流给定值，以将每一相的直流电流给定值与检测值做比较并通过所述PI调节器，生成其相电压的直流控制分量，得到两相上桥臂和下桥臂的交流输出电压。