[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

说明书

本发明涉及电力电子技术领域，具体提供一种空间用耦合电感式高压大功率直流变换器，该变换器包括第一MMC模块组和第二MMC模块组，第一MMC模块组与第二MMC模块组均包括多个串联的MMC子模块，第一电感器的第一端与第一直流端口的第一电极连接，第一电感器的第二端与第一MMC模块组和第二MMC模块组的第一端连接；第一MMC模块组的第二端与第一直流端口和第二直流端口的第二电极连接，第二MMC模块组的第二端与第一电容器、第二电容器和第二电感器的第一端连接；第二电感器的第二端与第二直流端口的第一电极连接，第一电容器和第二电容器的第二端与第一直流端口和第二直流端口的第二电极连接。本发明有效降低了变换器的开关损耗，进一步提高了输出电压等级。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体涉及一种空间用耦合电感式高压大功率直流变换器及其控制系统。

背景技术

当今社会，环境和能源问题已经成为世界各国关注的热点。在各种新能源与可再生能源迅速发展的影响下，电源系统正朝着燃料电池、光伏发电及风力发电等新型能源综合应用的混合能源领域发展，电压等级越来越高，单机容量越来越大。如今双向变换器已经被广泛应用于蓄电池充放电、电动汽车车载电源、直流不间断电源系统、航空能源、太阳能光伏发电系统等领域中。

然而，现有的双向直流变换器存在开关损耗大、整体效率低、输出电压和功率等级低等缺点。相应地，随着空间电源大功率需求的快速发展，本领域需要新型双向直流变换器来解决这些问题。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有双向直流变换器开关损耗大、整体效率低、输出电压和功率等级低等技术问题，本发明提供了一种空间用耦合电感式高压大功率直流变换器及其控制系统。本发明的变换器采用MMC(Modular MultilevelConverter，模块化多电平换流器)作为开关模块进行投切控制，可有效降低变换器损耗和谐波水平，大幅提高设备容量，进一步提高直流变换器的输出电压等级，实现电能高效变换。

具体而言，在第一方面，本发明的空间用耦合电感式高压大功率直流变换器包括第一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。

在上述直流变换器的优选实施方式中，所述双向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。

在上述直流变换器的优选实施方式中，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。

在上述直流变换器的优选实施方式中，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。