[发明专利]一种双极性输入直流变压器

说明书

本发明提供了一种双极性输入直流变压器，包括直流电源、升压电感模块、开关模块、谐振模块、变压器模块、整流器模块及输出滤波器模块，直流电源的输出端与升压电感模块的输入端连接，升压电感模块的输出端与开关模块的输入端连接，开关模块的输出端接地，第一升压电感的另一端及第二升压电感的另一端均与谐振模块的输入端连接，谐振模块的输出端与变压器模块的输入端连接，变压器模块的输出端与整流器模块的输入端连接，整流器模块的输出端与输出滤波器模块的输入端连接，滤波器模块的输出端与负载连接。提出的模块化直流变压器输入电感电流连续，降低了输入滤波器的设计难度，半导体器件均能实现软开关，提高了系统效率和功率密度。

技术领域

本发明属于变压器领域，尤其涉及一种双极性输入直流变压器。

背景技术

随着可再生能源渗透率的不断提高，中压直流技术是一种对现有交流电网进行补充和增强的解决方案。模块化多电平直流变换器由于其具有优越的灵活性、可扩展性和可靠性成为连接不同直流系统的可选拓扑方案。

现有技术针对高降压比转换场合提出了基于变压器耦合的面对面拓扑结构,但具有低的功率密度和大的功率损耗；现有技术针对低降压比转换场合提出无变压器直连结构，但其具有大的电流应力和昂贵的滤波器。现有技术提出了基于变压器耦合的谐振型模块化多电平直流变压器，其通过子模块与谐振电感的谐振实现了子模块的软开关，但其谐振频率随着工作模态的切换而改变，与工作的子模块个数直接相关；因此，不利于系统设计。而且，其拓扑结构需要昂贵的滤波器设计，现有技术通过增加辅助电路提出一种宽输出范围的模块化多电平直流变压器，但其增加了系统成本，现有技术提出半桥型模块化直流变压器，但其无法实现全部开关管的软开关。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双极性输入直流变压器，旨在解决现有方案中功率密度低，谐振频率与子模块个数直接相关，滤波器昂贵，无法实现全部开关管的软开关的问题。

本发明是这样实现的，一种双极性输入直流变压器，包括直流电源V_in、升压电感模块、开关模块、谐振模块、变压器模块、整流器模块及输出滤波器模块，所述直流电源V_in的输出端与所述升压电感模块的输入端连接，所述升压电感模块的输出端与所述开关模块的输入端连接，所述开关模块的输出端接地，所述升压电感模块包括第一升压电感及第二升压电感，所述开关模块包括第一开关模块及第二开关模块，所述直流电源V_in的正极与所述第一升压电感的一端连接，所述第一升压电感的另一端与所述第一开关模块的输入端连接，所述第一开关模块的输出端接地，所述直流电源V_in的负极与所述第二升压电感的一端连接，所述第二升压电感的另一端与所述第二开关模块的输入端连接，所述第二开关模块的输出端接地，所述第一升压电感的另一端及第二升压电感的另一端均与所述谐振模块的输入端连接，所述谐振模块的输出端与所述变压器模块的输入端连接，所述变压器模块的输出端与所述整流器模块的输入端连接，所述整流器模块的输出端与所述输出滤波器模块的输入端连接，滤波器模块的输出端与负载连接，所述负载与电路输出端连接。