[发明专利]用于直流配网的电力电子变压器及其控制方法

说明书

本发明涉及用于直流配网的电力电子变压器及其控制方法，属于电力电子技术领域，变压器包括连接在直流配网高压侧和低压侧之间的模组，该模组包括半桥模块和双向直流变换单元，半桥模块包括上臂支路和下臂支路，上臂支路和下臂支路连接，下臂支路处于模组的高压侧；双向直流变换单元包括依次连接的原边半导体换流单元、原边谐振网络、变压器、副边谐振网络和副边半导体换流单元，副边半导体换流单元处于模组的低压侧；由两个以上模组构成的电力电子变压器，其各模组的高压侧串联、低压侧并联，至少一个半桥模块的高压侧串联设有第一电感。本发明的电力电子变压器不仅能够实现高压侧和低压侧之间电压的转换，且传输功率的效率更高。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及用于直流配网的电力电子变压器及其控制方法。

背景技术

用于直流配网的电力电子变压器是一种基于电力电子变换技术、具备高频链路环节、软开关技术，能够实现直流变压、变流与电气隔离的电能变换装置。用于直流配网的电力电子变压器具备如下特点：

1)中间交流环节采用高频变压器代替了传统的工频变压器，减小了变压器的体积和重量；

2)原副边电压、电流精确可控，与传统配电变压器比较，在很大程度上提高了电能质量；

3)电力电子变压器的核心拓扑为模块化结构设计，便于模块的拆卸与维护，并且对于不同的应用场景，易于自由组合来适应不同的电压等级要求及系统容量要求；

4)可用于不同的中、低压直流母线的互联，且低污染、高效率、智能化等优势为智能电网的建设提供了一定的保障。

目前电力电子变压器的核心拓扑多采用双有源全桥(dual active bridge,DAB)双向DC-DC变换器，采用的控制方法通常有：单移相控制、双重移相控制、三重移相控制、PWM加移相控制、非对称占空比移相控制。上述控制方法在不同程度上减小了回流功率，但均不能完全消除回流功率，同时软开关范围较窄，造成电力电子变压器效率低下，并且控制算法比较复杂，不易实现，且稳定性及可靠性不能完全保证，对于大规模的推广应用存在较大难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于直流配网的电力电子变压器，用于解决电力电子变压器传输功率的效率低下，实现电力电子变压器两侧的电压转换。

并且，提供一种用于直流配网的电力电子变压器的控制方法，用于解决现有电力电子变压器的控制方法复杂，且稳定性、可靠性无法保证的问题。

同时，还提供另一种用于直流配网的电力电子变压器的控制方法，用于解决现有电力电子变压器的控制方法无法消除回流功率的问题。

基于上述目的，本发明的一种用于直流配网的电力电子变压器的技术方案如下：

包含至少一个模组，每个模组包括在高压侧与低压侧之间依次连接的半桥模块和双向直流变换单元，其中，，半桥模块的高压侧串联设有第一电感，半桥模块包括上臂支路和下臂支路，上臂支路和下臂支路连接，上臂支路中设置有上开关管，下臂支路中设置有下开关管，该下臂支路处于模组的高压侧；

双向直流变换单元包括依次连接的原边半导体换流单元、原边谐振网络、变压器、副边谐振网络和副边半导体换流单元；副边半导体换流单元处于模组的低压侧。

上述技术方案的有益效果为：

本发明的电力电子变压器通过设置模组，即半桥模块和双向直流变换单元，其中，半桥模块和与其连接的电感起到的双向Buck-Boost电路的作用，双向直流变换单元能支配能量的双向流动，能够实现实时换向，本发明的电力电子变压器不仅能够实现高压侧和低压侧之间电压的转换，且传输功率的效率更高。

为了适应具体的电压等级，由两个以上模组构成的电力电子变压器，其各模组的高压侧串联、低压侧并联。