[发明专利]具备短路电流阻断和容错的高频链直流变压器及控制方法

权利要求书

1.一种具备短路电流阻断和容错的高频链直流变压器，其特征在于：直流变压器由HVDC端口和LVDC端口构成；HVDC端口和LVDC端口通过高频母线HFB₁-HFB₂相连；所述直流变压器采用基于全局同步时钟的相移控制策略，具备多种运行模式，且在不同运行模式下均具备短路电流阻断能力和冗余容错能力；

所述HVDC端口由多个具备相同结构的HVDC模块串联组成；所述LVDC端口由多个具备相同结构的LVDC模块并联组成；

全局同步时钟的信号为1路高频方波信号，占空比为50％；所述HVDC模块内T₁、T₂、T₃和T₄的驱动脉冲均为高频方波信号，占空比均为50％，且频率均与全局同步时钟的信号频率相同；HVDC模块内T₁和T₄的驱动脉冲相位相同，T₂和T₃的驱动脉冲相位相同，T₁的驱动脉冲和T₂的驱动脉冲相位相差180度；所述LVDC模块内S₁、S₂、S₃和S₄的驱动脉冲均为高频方波信号，占空比均为50％，且频率均与所述全局同步时钟信号的频率相同；LVDC模块内S₁和S₄的驱动脉冲相位相同，S₂和S₃的驱动脉冲相位相同，S₁的驱动脉冲和S₂的驱动脉冲相位相差180度；HVDC模块内T₁的驱动脉冲与全局同步时钟的相位差称为HVDC模块相移角，LVDC模块内S₁的驱动脉冲与全局同步时钟的相位差称为LVDC模块相移角，通过改变HVDC模块相移角和LVDC模块相移角的大小控制直流变压器的端口电压、端口电流及传输功率；

所述直流变压器具备两种典型的运行模式——运行模式1和运行模式2；在运行模式1下，HVDC端口工作于功率跟随模式，其输入端H₁-H₂接电压源，每个HVDC模块的相移角均等于基准相移角与偏差相移角之和，每个HVDC模块的基准相移角等于0，改变偏差相移角的大小用于均衡各HVDC模块的直流侧电压，每个LVDC模块相移角大小一致，通过调节LVDC模块相移角的大小实现对直流变压器的LVDC端口的电压或电流大小的控制；在运行模式2下，LVDC端口运行于功率跟随模式，其输入端L₁-L₂接电压源，每个LVDC模块相移角等于0，每个HVDC模块的相移角均等于基准相移角与偏差相移角之和，每个HVDC模块的基准相移角大小一致，通过调节HVDC模块基准相移角的大小实现对直流变压器的HVDC端口的总电压或电流大小的控制，改变HVDC模块偏差相移角的大小用于均衡各HVDC模块的直流侧电压。

2.根据权利要求1所述的具备短路电流阻断和容错的高频链直流变压器，其特征在于：HVDC模块含1个由T₁/D₁、T₂/D₂、T₃/D₃和T₄/D₄组成的高频H桥、1个高频变压器M_h、1个直流母线电容C_h及1个由T₅/D₅和T₆/D₆组成的旁路开关；高频H桥、直流母线电容C_h及旁路开关并联连接；高频H桥的桥臂中点A_h和B_h连接高频变压器M_h的初级线圈的两端；高频变压器M_h的次级线圈端点H_h1和H_h2作为HVDC模块的高频输出端；旁路开关的中点a_h和直流母线电容的负极节点b_h作为HVDC模块的低频输入端。