[发明专利]一种均压电路、装置、方法及直流变压器拓扑结构

说明书

本发明实施例公开一种均压电路、装置、方法及直流变压器拓扑结构，所述方法包括：将实际关断电流值与模式切换电流值进行对比；根据实际关断电流值与模式切换电流值的对比结果确定工作模式。通过设置的均压方法、均压电路及均压装置，在器件实际关断电流不小于模式切换电流时，第三支路起主导作用，第二支路起辅助作用，既保证器件均压，又能够有效降低器件的关断损耗且不引入其他损耗，提高系统效率；在器件实际关断电流小于模式切换电流时，第三支路不起作用，第二支路起均压作用，能够实现多级开关管串联后的动态均衡，实现开关器件损耗的一致性，维持设备的正常运行且能够降低器件的开关损耗。

技术领域

本发明实施例涉及电力电子技术领域，具体涉及一种均压电路、装置、方法及直流变压器拓扑结构。

背景技术

随着直流输配电技术的发展，采用由IGBT与IGCT等全控型半导体开关器件构成的中高频直流变压器代替原有的工频交流变压器能够有效降低系统的体积，减少占地面积，提高系统功率密度。但目前单个全控半导体器件所能承受的电压有限，最高为6500V，且长期工作在该电压等级下时，器件可靠性大大降低。

为了提高直流变压器的电压等级，现有两种方式。

其一为采用模块化串联结构，利用支撑电容将n组低压直流变压器串联，通过控制支撑电容电压实现均压以及系统电压等级的提高。其优点是均压效果好，但直流支撑电容体积较大，占地面积多，各模块高频隔离变压器所需的绝缘等级均为系统所需的绝缘等级，导致变压器体积增大。

另一种方式为器件直接串联的方式，但需要解决器件电压不均带来的损耗不一致问题，目前主要有无源缓冲以及驱动侧控制两种思路实现器件电压均匀。传统的无源缓冲通过并联电阻与电容，降低器件关断时的电压上升率，进而实现均压目的，但由于均压电阻损耗与电容容量有关，为了降低均压支路损耗，均压电容容值较小，均压效果受限。驱动侧控制均压则主要集中在电压源型器件之上，需要采集器件电压进行闭环控制，需要额外的辅助电路与控制算法，且控制精度要求高，较为复杂。

发明内容

本发明所要解决的是采用模块化串联结构时，直流支撑电容体积大，占地面积多，采用器件直接串联的方式时需要额外的辅助电路与控制算法，控制精度要求高的问题。

为实现上述技术目的，本发明提出了一种均压电路，包括开关管Tin以及与开关管Tin并联的第二支路和第三支路，所述第二支路和第三支路为动态均压支路，所述第二支路包括电阻RSin和电容CSin，所述电阻RSin与电容CSin串联构成RSin-CSin串联结构；所述第三支路包括开关管Sin、二极管DSin和电容Cin，所述开关管Sin与二极管DSin反并联构成Sin-DSin反并联结构，所述Sin-DSin反并联结构与所述电容Cin串联。

优选地，还包括与开关管Tin并联的第一支路和第四支路，所述第一支路为反并联二极管支路，所述第四支路为静态均压支路。

优选地，所述第一支路包括二极管Din，所述二极管Din与开关管Tin反并联；所述第四支路包括电阻Rin。

优选地，所述开关管Tin的第一电极连接至所述二极管Din的阴极，且所述开关管Tin的第二电极连接至所述二极管Din的阳极；

所述电容Cin的正极连接至所述开关管Sin的第二电极，所述电容Cin的负极连接至所述开关管Tin的发射极或者阴极；

所述开关管Sin的集电极或者阳极连接至所述开关管Tin的集电极或者阳极；

所述开关管Sin的第一电极连接至所述二极管DSin的阴极，且所述开关管Sin的第二电极连接至所述二极管DSin的阳极。

上述任意一项所述的均压电路，应用于任意拓扑的直流变压器中。

优选地，应用于DAB拓扑的直流变压器中。