[发明专利]一种光伏直流升压变压器拓扑结构及其控制方法

说明书

本发明公开了直流变压器领域的一种光伏直流升压变压器拓扑结构及其控制方法，所述拓扑结构由三电平半桥模块、两电平半桥、变压器漏感L、变压器T和全桥整流模块构成；所述三电平半桥模块并联后构成低压直流端，全桥整流模块输出串联后构成高压直流端口。本发明通过多个三电平半桥模块输入并联，可以有效降低开关器件的电压应力以及电流应力；采用的控制方式可实现两电平桥臂的ZCS开通和关断同时也能降低器件的电流应力，提高了直流变压器的可靠性，降低直流变压器的成本和损耗。

技术领域

本发明属于直流变压器领域，具体涉及一种光伏直流升压变压器拓扑结构及其控制方法。

背景技术

随着能源危机、全球气候变暖以及环境污染等问题的日益严重，光伏发电在全世界得到了越来越多的关注。直流输电和配电技术也正在迅速发展，直流变压器可以实现不同电压等级的直流输配电网互联，提高直流输配电灵活性，但在实际应用中存在开关器件电流电压应力过大等问题。

多电平电路能够显著降低开关器件的电压应力，比如三电平电路中，开关器件的电压应力只有输入电压的一半，因此，将全桥变换器的左桥臂更换为三电平桥臂，右桥臂保持为两电平桥臂，形成复合式全桥三电平变换器，可以降低三电平桥臂的电压应力，然而这种复合式全桥三电平变换器中开关器件的电流应力并没有被减小，可靠性不高，整体直流变压器的成本较高、损耗大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种光伏直流升压变压器拓扑结构及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种光伏直流升压变压器拓扑结构，所述拓扑结构由三电平半桥模块、两电平半桥、变压器漏感L、变压器T和全桥整流模块构成；

所述三电平半桥模块并联后构成低压直流端，全桥整流模块输出串联后构成高压直流端口。

优选地，所述三电平半桥模块、变压器漏感L的数量均为k，k＝1，2，...，n。

优选地，所述三电平半桥模块的桥臂中点与变压器漏感L连接变压器T原边绕组的上端。

优选地，所述变压器T原边绕组的数量与三电平半桥模块、变压器漏感L的数量相同。

优选地，所述变压器T原边绕组的下端连接两电平半桥桥臂的中点，变压器T副边绕组1连接全桥整流模块1的输入端口，变压器T副边绕组2连接全桥整流模块2的输入端口。

优选地，所述全桥整流模块包括全桥整流模块1和全桥整流模块2。

优选地，所述全桥整流模块1的输出构成高压直流端口1，全桥整流模块2的输出构成高压直流端口2，高压直流端口1和高压直流端口2进行串联输出。

优选地，所述光伏直流升压变压器采用单极性PWM调制方式，通过调制波与高频单极性三角载波进行比较，输出的脉冲序列控制三电平半桥模块，实现三电平模块的高频通断。

优选地，所述两电平半桥桥臂进行低频通断控制。

一种光伏直流升压变压器拓扑结构的控制方法，所述控制方法有两种，第一种控制方法如下：

在每个正半周期开始时刻，通过增加三电平半桥模块中的第一开关管S_k1与第二开关管S_k2开通时间，负半周期同理，使输出电流平稳上升至平台阶段，随后再通过单极性PWM调制方式实现三电平模块的高频通断，使输出电流围绕平台电流上下波动，降低器件的电流应力，在每个正半周期即将结束时，通过提前关断三电平半桥模块中的第一开关管S_k1与第二开关管S_k2，负半周期同理，使得输出电流快速将为零，实现两电平桥臂的ZCS关断；