[发明专利]一种模块化高变比隔离型直流-直流变换器

说明书

本发明公开了一种模块化高变比隔离型直流‑直流变换器，包括m个变换器子模块，其中，m个变换器子模块的输入端串联连接后作为变换器的信号输入端，m个变换器子模块的输出端并联连接后作为变换器的信号输出端，该变换器具有较高的变比，实现高电压小电流至低电压大电流的转换，且成本低，设备利用率高。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种模块化高变比隔离型直流-直流变换器。

背景技术

高压直流(HVDC)输电的快速发展和低压直流(LVDC)配电的广阔应用前景为中压直流(MVDC)方案的发展提供了重要的推动力。当涉及到海上风电场的大规模集成和城市的大规模配电时，MVDC系统可能成为一个有利的选择。与中压交流(MVAC)系统相比，MVDC系统由于消除了额外的AC-DC或DC-AC环节，因此更为高效。

在MVDC系统中，中压直流-直流变换器是关键设备，近十年来提出了各种解决方法，为了满足MVDC和LVDC系统之间的高变比要求，双有源全桥(Dual Active Bridge，DAB)变换器和模块化多电平变换器(Modular Multilevel Converter，MMC)是两种主要的方案。

具有输入串联输出并联(Input Series Output Parallel，ISOP)结构的模块化DAB拥有单个DAB的所有优点，如功率双向流动、软开关和高功率密度等。然而，DAB ISOP中变压器的绝缘要求在中压和高频的应用中具有挑战性，降低了变换器的可靠性。MMC的概念可以解决DAB ISOP拓扑应用中存在的问题。MMC通过引入总变压器，降低了绝缘要求，提高了系统可靠性。然而，与DAB ISOP相比，因为MMC体积更大成本更高，因此设备利用率降低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种模块化高变比隔离型直流-直流变换器，该变换器具有较高的变比，实现高电压小电流至低电压大电流的转换，且成本低，设备利用率高。

为达到上述目的，本发明所述的模块化高变比隔离型直流-直流变换器包括m个变换器子模块，其中，m个变换器子模块的输入端串联连接后作为变换器的信号输入端，m个变换器子模块的输出端并联连接后作为变换器的信号输出端。

各变换器子模块均包括第一输入电容、上桥臂、第一移相电感、下桥臂、隔离变压器、第一隔直电容、第二输入电容、第二移相电感、第二隔直电容及全桥整流模块；

第一输入电容的正端与上桥臂的正极相连接，上桥臂的负极与第一移相电感的一端及下桥臂的正极相连接，第一移相电感的另一端与隔离变压器的原边侧正端相连，隔离变压器的原边侧负端经第一隔直电容与第一输入电容的负端及第二输入电容的正端相连，第二输入电容的负端与下桥臂的负极相连接；

隔离变压器的副边侧正端与第二移相电感的一端相连，第二移相电感的另一端与全桥整流模块的正端相连，隔离变压器的副边侧负端与第二隔直电容的负端相连，第二隔直电容的正端与全桥整流模块的负端相连；

第一输入电容的正极作为变换器子模块输入端的正极，第二输入电容的负极作为变换器子模块输入端的负极，全桥整流模块的输出端作为变换器子模块的输出端。

所述上桥臂由n个半桥模块串联而成。

所述下桥臂由n个半桥模块串联而成。

通过隔离变压器实现不同电压等级之间的电气隔离。

通过m个变换器子模块的输入端串联、输出端并联，实现高变比。

通过m个变换器子模块的输入端串联、输出端并联，实现高电压小电流到低电压大电流的转换。

本发明具有以下有益效果：