[发明专利]中压直挂直流供电电源

说明书

中压直挂直流供电电源，属于电力电子领域。该电源包含两个变换器和一个输出滤波电容Csubgt;o/subgt;，两个变换器为一号变换器与二号变换器，一号变换器与二号变换器采用相同的电路拓扑和控制方法，每个变换器均由中压整流电路、中压逆变电路、单相变压器、低压整流电路和一个输出滤波电容Csubgt;o1/subgt;组成。该电源中使用二极管阀组与晶闸管阀组承担电流，传输功率，通过控制子模块串联桥臂两端的电压调节输出电压以及传输功率；两台变换器输出并联的结构显著提高电源的传输功率，同时中压侧直接连接电网，结构简单、易用性高。本发明具备器件数目少、功率密度高、成本低、输出电压范围宽以及具备故障限流能力等优势，还适用于数据中心、电动车充电站、制氢等领域。

技术领域

本发明属于电力电子领域，特别涉及一种中压交流电网直挂直流供电电源，可适用于数据中心、充电站以及电解制氢等领域。

背景技术

随着碳达峰、碳中和战略的发展，数据中心、电动车充电站、制氢等领域得到了快速发展，耗电量逐渐成为我国电力消耗的大户。这些负荷的供电形式均需要从中压交流电网取电，经过电能变换后得到数百伏左右的低压直流，进而向负载供电，功率容量通常达到兆瓦级以上。

传统的供电方案多采用工频变压器降压，之后经过AC/DC变换器整流后，得到直流电压，但存在直流电压调节范围窄，工频变压器体积重量大、占地面积大、待机以及空载损耗大等问题。

公开号：CN108778823A，名称为《带中压输入的电动车辆充电站》中提出了基于多绕组移相变压器的方案，但多绕组移相变压器结构工艺更为复杂。公开号：CN114465267A，名称为《一种含光储充一体化能量路由器的充电站系统》提出了基于一系列H桥电路与谐振式DC/DC变换器输入并联输出串联设计的电路拓扑，但存在器件数目多、功率模块数目多，因多个模块之间绝缘距离限制导致整机装备的体积重量大。另外DC/DC变换器当中的中频变压器绝缘成本高、寿命低。前述的技术经济性、体积、以及可靠性问题限制了该方案的应用。

综上，对于数据中心、电动车充电站、制氢等领域的中压直挂供电电源，需要满足大功率、宽输出电压范围、故障限流、低成本、高功率密度、高可靠性等方面的技术要求。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种中压直挂直流供电电源，具备器件数目少、功率密度高、成本低、输出电压范围宽以及具备故障限流能力等特点。

本发明采用的技术方案是：

中压直挂直流供电电源，该电源接入三相交流电网，A相、B相、C相；该电源包含两个变换器和一个输出滤波电容C_o，两个变换器为一号变换器与二号变换器，输出滤波电容C_o的两端为该电源的低压直流输出端，所述低压直流输出端包括低压直流正极输出端(UL+)和低压直流负极输出端(UL-)；

一号变换器与二号变换器采用相同的电路拓扑和控制方法，每个变换器均由中压整流电路、中压逆变电路、单相变压器、低压整流电路和一个输出滤波电容C_o1组成；

所述的中压整流电路包含二极管阀组D_M1、二极管阀组D_M2、二极管阀组D_M3和二极管阀组D_M4；

所述的中压逆变电路包含晶闸管阀组T₁、晶闸管阀组T₂、桥臂电抗器L₁、桥臂电抗器L₂、子模块串联桥臂S₁和子模块串联桥臂S₂；