[发明专利]一种用于高压直流输电系统的升压模块化DC-DC变换器

权利要求书

1.一种用于高压直流输电系统的升压模块化DC-DC变换器，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：建立升压模块化DC-DC变换器的拓扑结构，其中升压模块化DC-DC变换器产生可控交流电压连接在三相解耦中频变压器的一次侧，升压模块化DC-DC变换器二次侧的每个去耦相均连接单相MMC的子模块；

步骤S2：根据所述升压模块化DC-DC变换器的一次侧和二次侧构建所述升压模块化DC-DC变换器的数学模型：

其中，L_arm为每个桥臂的电感，L_k为每相变压器漏感，I_a、I_b和I_c为每相交流输出电流，E_a、E_b和E_c为每相等效输出电压、V_sa，V_sb，和V_sc为副边每相的等效电压，R_t为每相原副边线圈总匝比；

步骤S3：计算所述升压模块化DC-DC变换器的输出功率并得到所述输出功率的特性；

步骤S31：建立所述升压模块化DC-DC变换器的关键电压电流波形：

第一步，假设所述升压模块化DC-DC变换器一次侧的输出波形为近似正弦的输出波形；

第二步，通过所述升压模块化DC-DC变换器一次侧和二次侧的A相验证第一步假设；

第三步，得出所述升压模块化DC-DC变换器的关键电压电流波形为正弦波形，具有对称性；

步骤S32：计算所述升压模块化DC-DC变换器的输出功率：

第一步，假设A相的初级等效交流电压的峰值等于即忽略电路元件上的任何电压降，由于关键电压电流波形的对称性，输出功率的推导只考虑关键电压电流波形的半周期，其中，V_{dc_in}为变换器直流输入电压；

第二步，分别计算相角在不同时间间隔下A相、B相和C相的输出功率；

第三步，对相角在不同时间间隔下A相、B相和C相的输出功率进行归一化处理得到总输出功率即为所述升压模块化DC-DC变换器的输出功率

步骤S4：计算所述升压模块化DC-DC变换器一次侧三相MMC逆变器的损耗；

所述升压模块化DC-DC变换器的输出功率的特性：当时，功率从高压侧转移到低压侧，当时，功率从低压侧转移到高压侧；

步骤S5：根据步骤S3和步骤S4的计算方式将所述升压模块化DC-DC变换器与传统的两个基于三相MMC的DC-DC变换器进行比较，得出将所述升压模块化DC-DC变换器所使用的SM数量少于传统的两个基于三相MMC的DC-DC变换器所使用的SM数量，且所述升压模块化DC-DC变换器与传统的两个基于三相MMC的DC-DC变换器在高输出功率范围内表现出相似的效率和总损耗。

2.根据权利要求1所述的一种用于高压直流输电系统的升压模块化DC-DC变换器，其特征在于，

所述升压模块化DC-DC变换器一次侧的A相、B相和C相的数学模型为：

A相：

B相：

C相：

所述升压模块化DC-DC变换器二次侧的A相、B相和C相的数学模型为：

A相：

B相：

C相：

其中N_s是二次侧每一相对应的单相MMC整流模块的数量，V_sa，V_sb，和V_sc为副边每相的等效电压，V_a1，V_a2，...，为A相电压源，V_b1，V_b2，...，为B相电压源，V_c1，V_c2，...，为C相电压源；

如果设每相原副边线圈总匝比为R_t，每相原边线圈对副边每相单一线圈的匝数比为T_r，那么副边的等效电压V_sa、V_sb和V_sc反馈到原边可以表示为：

A相：

B相：

C相：

将V_a、V_b和V_c分别代入到所述升压模块化DC-DC变换器一次侧的A相、B相和C相的数学模型中，再将每相变压器漏感L_k反馈到原边，即可得出所述升压模块化DC-DC变换器的数学模型。