[发明专利]二极管钳位功率开关串联高压直流变压器

摘要

本发明公开的二极管钳位功率开关串联高压直流变压器，可应用于直流输电等高压大功率场合的直接直流电能电压等级变换，属于电力电子应用技术领域。本发明公开一种单向二极管钳位功率开关串联高压直流变压器，包括的拓扑结构用于使拓扑结构所包含的电容之间的电压均衡和使功率开关之间的电压均衡，同时所述的拓扑结构分别与辅助电路结合使用可实现限制拓扑结构所包含的功率开关两端电压。为实现直流变压器直流电压的双向变压，本发明还公开一种双向二极管钳位功率开关串联高压直流变压器，本发明要解决的技术问题是提供可实现串联功率开关的两端电压均衡，并限制功率开关两端电压，满足高压大功率应用的二极管钳位功率开关串联高压直流变压器。

主权项

1.一种单向二极管钳位功率开关串联高压直流变压器，包括输入侧直流母线电容Cin、隔直电容C0、高频变压器Tr、单相整流桥REC、输出侧直流母线电容Cout和辅助电路，所述的辅助电路分为A路辅助电路和B路辅助电路；其特征在于：还包括两路并联的单路拓扑结构，分别为A路拓扑结构和B路拓扑结构，所述的A路拓扑结构、B路拓扑结构用于使拓扑结构所包含的电容之间的电压均衡和使功率开关之间的电压均衡，同时所述的A路拓扑结构、B路拓扑结构分别与A路辅助电路、B路辅助电路结合使用以实现限制拓扑结构所包含的功率开关两端电压；所述的A路拓扑结构、B路拓扑结构由偶数个二极管钳位功率开关串联均压单元串联组成，所述的二极管钳位功率开关串联均压单元包括功率开关Ti、钳位二极管Di1、钳位电容Ci和续流二极管Di2，功率开关Ti的集电极与钳位电容Ci的一端相连，钳位电容Ci的另一端与钳位二极管Di1的阳极相连，钳位二极管Di1的阴极与功率开关Ti的发射极相连，续流二极管Di2的阳极与钳位二极管Di1的阳极相连，其中，2≤i≤2n；在组成所述的A路拓扑结构、B路拓扑结构时，第一个二极管钳位功率开关串联均压单元仅由功率开关T1、钳位二极管D11和钳位电容C1组成；所述的A路拓扑结构、B路拓扑结构中相邻的两个二极管钳位功率开关串联均压单元组成二极管钳位功率开关串联均压单元组，相邻的两个二极管钳位功率开关串联均压单元的连接关系为，续流二极管的阴极D(j+1)2与钳位二极管Dj1的阳极相连，功率开关Tj的发射极与功率开关Tj+1的集电极相连，其中，1≤j≤2n‑1；所述二极管钳位功率开关串联均压单元组用于使单元组内所包含的两个电容之间的电压均衡和使功率开关之间的电压均衡，同时用于限制单元组内所包含的功率开关两端电压；所述的A路辅助电路和A路拓扑结构组成A路桥臂，所述的A路辅助电路和A路拓扑结构结合使用以实现限制A路拓扑结构所包含的功率开关两端电压；所述的B路辅助电路和B路拓扑结构组成B路桥臂，所述的B路辅助电路和B路拓扑结构结合使用以实现限制B路拓扑结构所包含的功率开关两端电压；所述的A路辅助电路包括功率开关Ts1和Ts2、续流电感Ls、隔直电容Cs、高频变压器Trs、单相整流桥RECs；功率开关Ts1的集电极为辅助电路输入端的正极，功率开关Ts2的发射极为辅助电路输入端的负极；功率开关Ts1的发射极与功率开关Ts2的集电极相连；隔直电容Cs一端与功率开关Ts2的发射极相连，隔直电容Cs另一端与高频变压器Trs初级侧一端相连；高频变压器Trs初级侧另一端与续流电感Ls的一端相连；高频变压器Trs初级与次级的变比为1：2n；续流电感Ls的另一端与功率开关Ts2的集电极相连；高频变压器Trs次级侧与单相整流桥RECs的交流输入端并联；单相整流桥RECs的直流输出端的正极为辅助电路输出端的正极，单相整流桥RECs的直流输出端的负极为辅助电路输出端的负极；所述的B路辅助电路与A路辅助电路的电路结构相同。