[发明专利]一种三端直流变压器

说明书

本发明提供了一种三端直流变压器，包括依次串联的三个链式模块，第一链式模块的输入端通过桥臂电感与第一直流电压源的正极连接，第二链式模块的输入端通过滤波电感与第二直流电压源的正极连接，第三链式模块的输入端通过滤波电感与第三直流电压源的正极连接，所述第三链式模块的输出端分别与所述第一直流电压源的负极、所述第二直流电压源的负极以及所述第三直流电压源的负极连接；每一链式模块由若干半桥型子模块以及至少一全桥型子模块串联组成。

技术领域

本发明涉及电学领域，具体地，涉及一种三端直流变压器。

背景技术

随着传统能源的短缺和环境恶化问题的加剧，风能、太阳能等可再生清洁能源的利用与开发得到了越来越多的重视。风能、太阳能等新能源发电具有间歇性，随机性的特点，传统的电网结构和运行技术无法适应大规模可再生能源接入，而基于常规直流及柔性直流的多端直流输电系统和直流电网技术是解决这一问题的有效手段。由于直流电网尚无统一标准，现有的直流线路大都运行在不同的电压等级，为了将不同电压等级的直流输电系统互联形成直流电网，需要应用直流变压器(通常又称为DC-DC变换器)。已有的高压DC-DC变换器可连接两个直流输电系统，如果需要同时连接三个直流输电系统，则需要多个DC-DC变换器，这会增加系统成本。另一种方案是应用三端直流变压器(三端DC-DC变换器)，可直接连接三个直流输电系统以降低系统的成本与损耗。

发表于IEEE Transactions on Power Electronics的文献“Quasi two-leveloperation of modular multilevel converter for use in a high-power dctransformer with dc fault isolation capability”，提出了一种基于模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter,MMC)的隔离型三端DC-DC变换器拓扑，该变换器本质上是由三个共交流母线的MMC组成，隔离变压器用于电气隔离和变压。由于变换器需要工频变压器，且所需的子模块数量大，因此具有成本高，损耗大，效率低的缺陷。

发表于IEEE Transactions on Power Delivery的文献“Multiport High-PowerLCL DC Hub for Use in DC Transmission Grids”提出了一种直流变压器拓扑，直流变压器采用LCL电路进行变压，因此不需要隔离变压器。但是变换器所需的子模块数量大，因此成本和损耗均较大。

发表于IEEE Transactions on Power Electronics的文献“Multiport DC–DCAutotransformer for Interconnecting Multiple High-Voltage DC Systems at LowCost”提出了一种自耦型多端DC-DC变换器拓扑。变换器中变压器的容量相比上述第一篇文献更小，且所需的子模块数减少。但是变换器仍然需要多个工频隔离变压器，因此系统的体积和成本较高。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种体积小、成本低的三端直流变压器。

根据本发明提供的三端直流变压器，包括依次串联的三个链式模块，第一链式模块的输入端通过桥臂电感与第一直流电压源的正极连接，第二链式模块的输入端通过滤波电感与第二直流电压源的正极连接，第三链式模块的输入端通过滤波电感与第三直流电压源的正极连接，所述第三链式模块的输出端分别与所述第一直流电压源的负极、所述第二直流电压源的负极以及所述第三直流电压源的负极连接；

每一链式模块由若干半桥型子模块以及至少一全桥型子模块串联组成。

优选的，所述半桥型子模块由一个电容和两个功率开关管构成，第一功率开关管与电容正极相连，第二功率开关管与电容负极相连。