[发明专利]多端口模块化多电平DC-DC变压器

摘要

本发明公开了一种多端口模块化DC‑DC变压器，由N个DC‑DC子模块SM1～SMN串联组成，所述DC‑DC子模块由多个半桥子模块及各侧的控制阀构成；所述半桥子模块包含由IGBT及反向并联二极管构成的开关器件以及子模块电容，所述各侧的控制阀由IGBT与反向并联二极管构成，用于在DC‑DC子模块中存在两个或两个以上半桥子模块处于切除状态时，在半桥子模块电容之间构成内部回路；所述DC‑DC变压器；通过改变各次侧投入子模块数量，实现对各侧变比进行调节。与现有技术相比，本发明通过各侧变比调节，实现单节点传输功率灵活分配控制，具备直流潮流控制能力；经济性优势显著，体积小，利于推广应用。

主权项

1.一种多端口模块化DC‑DC变压器，由N个DC‑DC子模块SM1～SMN串联组成，其特征在于，所述DC‑DC子模块由多个半桥子模块及各侧的控制阀构成；其中：所述半桥子模块中包含由IGBT及反向并联二极管构成的开关器件以及子模块电容；所述各侧的控制阀由IGBT与反向并联二极管构成，用于在DC‑DC子模块中存在两个或两个以上半桥子模块处于切除状态时，在半桥子模块电容之间构成内部回路，实现DC‑DC子模块内部电容均压；所述DC‑DC变压器，通过改变各次侧投入半桥子模块数量，实现对各侧变比进行调节；当所述半桥子模块处于投入状态时，控制阀关断；当所述半桥子模块处于切除状态时，控制阀导通；当M端口直流变压器各侧投入半桥子模块数目分别为N1,N2,…,NM时，各侧直流电压U1,U2,…,UM满足变比关系为：U1:U2:…:UM＝N1:N2:…:NM对于功率流入侧，优先投入内部电容的电容电压较低的半桥子模块，投入状态期间的半桥子模块电容处于充电状态，电容电压上升；而内部电容的电容电压较高的子模块则处于切除状态，此时控制阀导通，半桥子模块内部电容接入内部电容回路与其他侧内部电容进行能量交换，维持各侧内部电容的电容电压均衡；对于功率流出侧，优先投入内部电容电压高的电容电压的半桥子模块，投入状态期间的半桥子模块电容处于放电状态，电容电压下降；而内部电容的电容电压较低的子模块则处于切除状态，此时控制阀导通，子模块内部电容接入内部电容回路与其他侧内部电容进行能量交换，维持各侧内部电容的电容电压均衡。