[发明专利]一种高功率密度的DAB型直流变压器子模块拓扑及其控制方法

说明书

本发明公开了一种高功率密度的DAB型直流变压器子模块拓扑，所述子模块拓扑包括两个输入分压电容C_in1和C_in2、变换器原边、变换器副边以及输出电容C_o，所述变换器原边的输入端并联于相应的输入分压电容C_in的两端，变换器原边与变换器副边通过磁路耦合连接，变换器副边的输出端并联于输出电容C_o的两端。该子模块拓扑输入侧将4个半桥串联以降低每个开关器件的电压应力，副边则是传统的全桥结构。通过原边多个半桥串联，副边共用一个全桥的方式，有效地减少了模块数，降低了整个直流变压器的体积，从而提高了功率密度。

技术领域

本发明涉及一种变压器子模块拓扑，具体涉及一种高功率密度的DAB型直流变压器子模块拓扑及其控制方法，属于电力电子技术领域。

背景技术

作为电力电子集成技术的重要分支，多变换器串并联系统一直是近年来研究的热点。由于多模块串并联系统具有降低开发难度、方便扩容、实现系统冗余、可靠性高等优点，其广泛运用于分布式发电、电力电子变压器及不间断电源等系统中。对于多变换器串并联系统，不同串并联组合方式的系统应用于不同的场合。以ISOP系统为例，其适用于高电压输入，大电流输出的场合。例如城市轨道交通、电气化铁路以及船舶供电系统中的大功率直流开关电源。

目前直流变压器的直流变压器大都采用多变换器串并联系统，但是由于开关器件耐压的限制，需要采用较多的模块数串联。这就使得直流变压器的体积过大，功率密度降低，并且结构复杂，成本较高，因此，迫切的需要一种新的方案解决上述技术问题。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种高功率密度的DAB型直流变压器子模块拓扑及其控制方法，本发明针对目前直流变压器模块数较多，体积过大，功率密度低的问题，提出了一种高功率密度的DAB型直流变压器子模块拓扑及其控制方式。该子模块应用至直流变压器之中，在同样的器件耐压值的情况下，输入侧能够承受2倍的电压值，所以，能够减少一半的模块数，从而大大降低了直流变压器的体积，提高其功率密度。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种高功率密度的DAB型直流变压器子模块拓扑，其特征在于：所述子模块拓扑包括两个输入分压电容C_in1和C_in2、变换器原边、变换器副边以及输出电容C_o，所述变换器原边的输入端并联于相应的输入分压电容C_in的两端，变换器原边与变换器副边通过磁路耦合连接，变换器副边的输出端并联于输出电容C_o的两端。

作为本发明的一种改进，所述变换器的原边为4个半桥串联结构，副边为一全桥电路，所述变换器原边包括：第一开关管Q₁、第二开关管Q₂、第三开关管Q₃、第四开关管Q₄、第五开关管Q₅、第六开关管Q₆、第七开关管Q₇、第八开关管Q₈，两个飞跨电容C_d1和C_d2，原边电感L_s、隔直电容C_d和原边绕组，第一开关管至第八开关管均反并联一个二极管，所述飞跨电容C_d1正极连接在第一开关管Q₁和第二开关管Q₂中点，负极连接在第三开关管Q₃和第四开关管Q₄中点；所述飞跨电容C_d2正极连接在第五开关管Q₅和第六开关管Q₆中点，负极连接在第七开关管Q₇和第八开关管Q₈中点，第二开关管Q₂和第三开关管Q₃中点通过功率传输电感L_S连接到原边绕组一端连接；第六开关管Q₆和第七开关管Q₇中点通过隔直电容C_d连接到原边绕组的另一端。