[发明专利]空间用耦合电感式高压大功率直流变换器及其控制系统

权利要求书

1.一种空间用耦合电感式高压大功率直流变换器，其特征在于包括第一直流端口、第二直流端口、第一MMC模块组、第二MMC模块组、第一电容器、第二电容器、第一电感器和第二电感器，所述第一MMC模块组包括多个串联的第一MMC子模块，所述第二MMC模块组包括多个串联的第二MMC子模块；

所述第一电感器的第一端与所述第一直流端口的第一电极连接，所述第一电感器的第二端与所述第一MMC模块组和所述第二MMC模块组的第一端连接；

所述第一MMC模块组的第二端与所述第一直流端口和所述第二直流端口的第二电极连接，所述第二MMC模块组的第二端与所述第一电容器、所述第二电容器和所述第二电感器的第一端连接；

所述第二电感器的第二端与所述第二直流端口的第一电极连接，所述第一电容器和所述第二电容器的第二端与所述第一直流端口和所述第二直流端口的第二电极连接；

所述第一电感器与所述第二电感器正向耦合且共用磁芯；

其中，所述第一直流端口与电池连接，所述第二直流端口与负载连接，所述直流变换器被配置成通过执行下列操作控制所述电池向所述负载供电：

控制所述第一MMC模块组中的每个第一MMC子模块均导通，控制所述第二MMC模块组中的每个第二MMC子模块均关断，以使所述电池向所述第一电感器充电，所述第二电容器向所述负载供电；

控制所述第一MMC模块组中的每个第一MMC子模块均关断，控制所述第二MMC模块组中的每个第二MMC子模块均导通，以使所述电池与所述第一电感器一起向所述第二电容器充电并向所述负载供电；

并且其中，且所述V_AB是第一直流端口的电压，所述V_CD是第二直流端口的电压，所述D₁是第一MMC子模块的占空比，所述N_S和所述N_P分别是所述第一电感器与所述第二电感器的匝数。

2.根据权利要求1所述的直流变换器，其特征在于，所述直流变换器还包括第三电感器和第三电容器，

所述第三电感器连接在所述第二电感器的第二端与所述第二直流端口的第一电极之间，所述第三电容器连接在所述第二直流端口的第一电极与第二电极之间。

3.根据权利要求1所述的直流变换器，其特征在于，所述第二电容器的第二端与所述第二直流端口的第二电极之间设置有电阻器。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的直流变换器，其特征在于，所述第一MMC子模块和所述第二MMC子模块均为半桥功率MMC子模块、全桥功率MMC子模块或箝位双MMC子模块。

5.根据权利要求4所述的直流变换器，其特征在于，所述箝位双MMC子模块包括顺次连接的第一半桥单元、第一钳位电路单元和第二半桥单元；

所述第一半桥单元的上下桥臂中分别设置有电力电子器件与第一二极管，所述电力电子器件的第一主电极与第一子电容器的第一端连接，所述电力电子器件的第二主电极分别与所述箝位双MMC子模块的正极侧端口以及所述第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极与所述第一子电容器的第二端连接；

所述第二半桥单元的上下桥臂中均设置有电力电子器件，上桥臂中电力电子器件的第一主电极与第二子电容器的第一端连接，上桥臂中电力电子器件的第二主电极分别与下桥臂中电力电子器件的第一主电极以及所述箝位双MMC子模块的负极侧端口连接，下桥臂中电力电子器件的第二主电极与所述第二子电容器的第二端连接；

所述第一钳位电路包括第一电力电子器件、第二电力电子器件和第二二极管，所述第一电力电子器件的第一主电极与所述第一子电容器的第一端连接，所述第一电力电子器件的第一主电极分别与所述第二子电容器的第一端以及所述第二电力电子器件的第一主电极连接，所述第二电力电子器件的第二主电极分别与所述第一子电容器的第二端以及所述第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极与所述第二子电容器的第二端连接；

其中，所述箝位双MMC子模块中每个电力电子器件分别与一个二极管反向并联。