[发明专利]一种模块化混合型直流功率放大器

权利要求书

1.一种模块化混合型直流功率放大器，其特征在于，它包括核心单元和外围配置单元，核心单元包括模块化开关功率放大单元(1)和线性功率放大单元(2)，外围配置单元包括联网变压器(31)、测量单元(32)、汇集单元(33)、通信单元(34)、主控制单元(35)、保护单元(36)、信号输入单元(37)和桥臂控制单元(38)；联网变压器为三相结构；

模块化开关功率放大单元(1)采用模块化多电平换流器结构，模块化多电平换流器的交流侧通过联网变压器(31)与交流电源相连，线性功率放大单元(2)与模块化开关功率放大单元(1)的桥臂串联；

模块化开关功率放大单元(1)用于利用全/半桥子模块开通关断特性，结合主控制单元(35)输出的相关的控制策略实现交直流波形的变换；

线性功率放大单元(2)用于利用其响应带宽高、输出精度高的优势，实现模块化开关功率放大单元(1)带来纹波与偏差的快速补偿，保障输出电压精度；

联网变压器(31)用于提供模块化开关功率放大单元(1)的阀侧三相电压，同时与交流电源起到电气隔离作用；

测量单元(32)用于对模块化开关功率放大单元(1)中的交直流侧电压u_o、各桥臂电流、混合功放输出端口电压、电流进行测量和采集，同时将测量和采集的交直流侧电压u_o、各桥臂电流、混合功放输出端口电压、电流输入至通信单元(34)；

通信单元(34)包括数字量光纤通信以及模拟量低压差分通信，用于接收测量单元(32)采集的交直流侧电压u_o、各桥臂电流、混合功放输出端口电压、电流，还用于与主控制单元(35)之间进行控制与测量信息的交互，还用于与桥臂控制单元(38)之间进行主控与桥臂信息的信息交互；

汇集单元(33)用于与桥臂控制单元(38)之间实现开关信号和电容电压的数据交互；即汇集单元(33)主要起数据中转汇集的作用，一方面桥臂内子模块的开关信号需要经过汇集单元(33)传输过来，同时桥臂内所有子模块电容电压的采样模拟量需要经过汇集单元(33)返送给桥臂控制单元(38)；

主控制单元(35)用于收集经通信单元(34)传送的测量单元(32)测得的交直流侧电压u_o、各桥臂电流、混合功放输出端口电压、电流、保护单元(36)上传的故障信号，并且执行控制策略，将生成的控制信号经由通信单元(34)传递至桥臂控制单元(38)；

保护单元(36)用于模块化混合型直流功率放大器运行异常时提供相应的保护措施，故障包括过压、过流、过热、器件老化的故障信号的故障检测与保护，同时将该故障信号发送至主控制单元(35)；

信号输入单元(37)用于将外部信号u_ref输入至主控制单元(35)。

2.根据权利要求1所述的一种模块化混合型直流功率放大器，其特征在于，所述模块化开关功率放大单元(1)采用模块化多电平换流器结构，该模块化多电平换流器由三相电路构成，每一相包含上、下两个桥臂，共计6个桥臂，即Arm1至Arm6表示；每个桥臂中的所有子模块一般由桥臂控制单元(38)控制。

3.根据权利要求2所述的一种模块化混合型直流功率放大器，其特征在于，所述模块化多电平换流器的各桥臂由一个电感器L、N₁个半桥子模块、N₂个全桥子模块串联而成，N₁+N₂＝N，电感器L与子模块串联连接；其中，全桥子模块包含一个全桥功率单元以及一组电容器C；半桥子模块包含一个半桥功率单元以及一组电容器C；N₁、N₂、N均大于0。