[发明专利]一种构建双极性直流微网的核心变流器及其控制方法

摘要

本发明公开了一种构建双极性直流微网的核心变流器，作为高压交流配网与低压双极性直流微网的接口变流器。包括输入滤波器、整流级与隔离级三部分构成；模块化设计。整流级采用H桥级联结构，模块化的隔离级采用改进的三端口有源全桥结构，输出母线对应相并联，从而实现变流器两侧电网电压、功率的匹配。本发明还公开了上述变流器的控制方法：整流级采用零序电压注入的矢量控制，隔离级采用电压、电流双闭环的解耦移相控制。本发明使得能量可在两电网间以及双极性直流微网的两母线间自由交换。实现传统构建双极性直流微网的工频变压器、整流器、电压平衡器的功能整合，从而优化了双极性直流微网的构建方式，提高了构建设备的功率密度。

主权项

1.一种构建双极性直流微网的核心变流器，用于中压交流配网与低压双极性直流微网的能量双向互联，其特征在于：该变流器包括输入滤波器、整流级和隔离级三部分；采用模块化结构设计；所述输入滤波器输入端与中压交流配网相连，输出端与整流级的交流侧相连；整流级直流侧与隔离级一次侧相连；所述隔离级二次侧与低压双极性直流微网相连；所述输入滤波器采用电感型滤波器；所述电感型滤波器可采用三个单相电感，也可采用一个三相电感；所述整流级为三相结构，包括整流器与输出滤波器；所述整流器的交流侧即为所述整流级的交流侧，采用星形连接，每相均采用N个H桥的级联结构，N为自然数；所述输出滤波器采用电容型滤波器，并联在整流器每个H桥的直流侧；所述隔离级由3N个相同结构的单元构成，N与整流级的H桥个数相同；每个单元包括一次结构、高频隔离变压器、二次结构三部分组成，所述隔离级单元一次与二次结构为三个H桥拓扑形成的三端口结构；所述隔离级一次侧指的是所有隔离级单元的一次结构；所述隔离级的二次侧指的是所有隔离级单元的二次结构；所述隔离级单元一次结构的H桥直流侧与整流级H桥的直流侧并联，交流侧与高频隔离变压器原边相连；所述隔离级单元二次结构的H桥1交流侧与高频隔离变压器副边绕组1相连，所述隔离级单元二次结构的H桥1直流侧正极为双极性直流母线的正极，负极为双极性直流母线的中线；所述隔离级单元二次结构的H桥2交流侧与高频隔离变压器副边绕组2相连，所述隔离级单元二次结构的H桥2直流侧正极为双极性直流母线的中线，负极为双极性直流母线的负极；隔离级单元二次结构的H桥1和H桥2直流侧均并联直流稳压电容，从而形成双极性直流母线结构；所述高频隔离变压器为单原边绕组、双副边绕组结构；所述模块化设计，是指由整流级的一个H桥与隔离级的一个单元构成一个模块；模块的交流侧为整流级H桥的交流侧，模块的直流侧为隔离级单元二次结构形成的双极性直流母线的正极、中线和负极；所有模块的直流侧按照正极、中线、负极对应并联在一起，形成核心变流器双极母线结构的直流侧；从而最终形成所述的核心变流器结构。