[发明专利]一种DC-DC变换器及其控制策略

权利要求书

1.一种DC-DC变换器，其特征在于，包括m个变压器，变压器的中压侧与MMC连接，低压侧与m个级联H桥连接；所述m个变压器分别与m个级联的H桥连接，所述MMC由两个并联的臂对组成，每个臂对由上下两个桥臂Arm串联而成，所述每个桥臂Arm包括n个第一直流变换器子模块SMn，所述MMC的第一臂对的上桥臂和第二臂对的下桥臂或所述MMC的第一臂对的下桥臂和第二臂对的上桥臂中插入s个第二直流变换器子模块SMs。

2.根据权利要求1所述的一种DC-DC变换器，其特征在于，所述MMC的输出端口经过辅助电感L_m和m个变压器连接。

3.根据权利要求1所述的一种DC-DC变换器，其特征在于，每个桥臂Arm还包括缓冲电感L，所述缓冲电感L_n与n个第一直流变换器子模块SMn串联。

4.根据权利要求1所述的一种DC-DC变换器，其特征在于，所述n个第一直流变换器子模块SMn采用交错工作方式。

5.根据权利要求1所述的一种DC-DC变换器，其特征在于，所述直流变换器子模块SM为半桥子模块。

6.根据权利要求1所述的一种DC-DC变换器，其特征在于，所述级联的H桥采用输入串联、输出并联的结构级联。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的一种DC-DC变换器的控制策略，其特征在于，具体步骤如下：

S1确定MMC上下桥臂的第一直流变换器子模块SMn的数目n和第二直流变换器子模块SMs的数目s，控制变压器交流侧电压U_a；

S2确定中压侧交流等效电压波形步进时间D_stairT_h，给中压MMC侧两个臂对设置含有所述步进时间为D_stairT_h的相位相反的移相近方波，对中压侧各开关管进行调制；

S3采样变压器低压侧输出电压的电压值，与标准值作差，通过PI调节器产生信号，所述信号作为相角差，给级联H桥设置滞后于MMC的所述相角差的移相近方波，对低压侧开关管进行调制。

8.根据权利要求7所述的一种DC-DC变换器的控制策略，其特征在于，步骤S1中，根据变压器中压侧AC、DC电压等级和开关器件的耐压能力确定所述第一直流变换器子模块SMn的数目n和第二直流变换器子模块SMs的数目s，实现控制变压器交流侧电压U_a，具体如下：

其中，U_Mdc为中压侧母线电压。

9.根据权利要求7所述的一种DC-DC变换器的控制策略，其特征在于，步骤S2中，根据变压器中压侧交流等效电压波形谐波畸变率大小、所述DC/DC变换器的功率传输能力大小、功率传输效率以及DC/DC变换器耐受的额定电压或额定电压、电流变化率的要求，确定中压侧交流等效电压波形步进时间D_stairT_h。

10.根据权利要求7所述的一种DC-DC变换器的控制策略，其特征在于，步骤S2中，所述步进时间D_stairT_h的计算公式如下：

根据低压侧交流电压和电流值计算传输功率P，如下式所示：

其中，V_Mac为交流电压幅值；k为变压器变比；D为调制波移相角；f_s为开关频率；t₀为0时刻；t₁为D_stairT时刻；t₂为DT_h时刻；t₃为(D+D_stair)/T_h时刻；j＝1/(D_stairT_h)。