[发明专利]模块化多电平直流变压器低压侧整流器参数设计方法

说明书

本发明公开了一种模块化多电平直流变压器低压侧整流器参数设计方法，建立模块化多电平直流变压器低压侧整流电路，利用磁电系电压表和电流表，测定整流器直流侧输出电压及输出电流；根据电路原理和数学公式推导，设计IGBT阈值、整流器直流侧支撑电容容值和整流器交流侧隔离电感感值。本发明综合考虑在直流输出侧得到稳定直流母线电压和在交流输入侧得到单位功率因数的问题，旨在为模块化多电平直流变压器低压侧整流的参数设计提供理论依据和技术支持。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及模块化多电平直流变压器低压侧整流器参数设计方法。

背景技术

传统的交流配电网已经很难满足发电新技术的进一步推广。随着电力电子技术在电力系统中的快速发展，直流配电网应运而生，它的出现弥补了交流配电网的不足。直流配电网分为中压直流配电网和低压直流配电网：中压直流配电网，将电能从高压输电网向低压直流配电网配送；低压直流配电网再将电能分配至各类用电负荷，且多基于模块化多电平拓扑的直流变压器。而低压侧整流器部分是模块化多电平直流变压器的核心器件，其研发与设计水平直接影响模块化多电平直流变压器的可靠性。

模块化多电平直流变压器低压侧整流器有两个主要的目标：一是得到稳定的直流母线电压；二是在交流输入侧得到单位功率因数，同时确保交流输入电流谐波含量较小。通过控制输入电流可以控制输出直流电流，进而可以控制直流侧输出电压。因此，模块化多电平直流变压器低压侧整流器的控制核心部分是对交流输入电流的控制。

经检索，公开号为CN 111130364 A的中国专利申请，公开了一种三相整流器的参数设计，包括三相整流电路设计和电容电压平衡电路设计，每一相整流电路包括串联连接的输入滤波器和整流单元，所述整流单元包括五条支路。

但是上述技术方案存在输出侧直流母线电压不稳定的问题，且结构较为简单，对模块化多电平直流变压器并不适用。

发明内容

本发明综合考虑在直流输出侧得到稳定的直流母线电压和在交流输入侧得到单位功率因数的问题，旨在为模块化多电平直流变压器低压侧整流器的参数设计提供理论依据和技术支持。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种模块化多电平直流变压器低压侧整流器参数设计方法，首先，建立模块化多电平直流变压器低压侧整流电路，利用磁电系电压表和电流表，测定整流器直流侧输出电压及输出电流；其次，根据电路原理和数学公式推导，设计IGBT阈值、整流器直流侧支撑电容容值和整流器交流侧隔离电感感值。

具体地，设计IGBT阈值的步骤和具体计算过程如下：

步骤1：建立模块化多电平直流变压器低压侧整流电路，该一种模块化多电平直流变压器低压侧整流电路包括四个IGBT，一个交流侧隔离电感，一个直流侧支撑电容。其特征在于：所述子模块包括IGBT₁、IGBT₂、IGBT₃、IGBT₄、直流侧支撑电容；直流侧支撑电容的正极与IGBT₁的集电极、、IGBT₃集电极连接；直流侧支撑电容的负极与IGBT₂的发射极、IGBT₄发射极连接；IGBT₁与IGBT₂形成串联电路一，IGBT₃与IGBT₄形成串联电路二；串联电路一、串联电路二与直流侧支撑电容并联，构成全桥电路，交流输入侧串联一个隔离电感；所述子模块中每一个IGBT均由一个绝缘栅型场效应管反并联一个双极型续流二极管构成。

步骤2：利用磁电系电压表，测定模块化多电平直流变压器低压侧整流器输出电压。