[发明专利]一种基于集中式多绕组变压器的直流变压器及控制方法

说明书

本发明公开了一种基于集中式多绕组高频变压器的直流变压器及其控制方法，变压器包括M个输入串联输出并联的直流变压器单元，M个直流变压器单元的中压直流侧输入端口串联组成直流变压器的中压直流侧端口，低压直流侧输出端口并联组成直流变压器的低压直流侧端口；各直流变压器单元间的多绕组高频变压器相互独立；各直流变压器单元均包含N个输入串联、输出并联的子模块，N≥3；各子模块的输入滤波电容C_ini串联组成该单元的中压直流侧输入端口，输出滤波电容C_oi并联组成该单元的低压直流侧输出端口。该变压器通过控制各子模块内变压器原副边桥臂间的移相角可实现功率在中压直流侧与低压直流侧间的双向传输，实现所有开关管的零电压开通。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别是涉及一种适用于中压直流配电网的基于集中式多绕组变压器的直流变压器及控制方法。

背景技术

近年来，随着分布式能源的发展，直流负荷的增多，中低压直流配电系统受到了广泛的关注。而直流变压器作为中低压直流配电系统中的关键设备，成为了一个研究的热点。目前，直流变压器一般采用输入串联输出并联的结构，以减小中压直流侧开关器件的电压应力与低压直流侧开关器件的电流应力。同时，模块化的构造提高了直流变压器的可靠性与故障冗余性能。但受限于目前的半导体器件耐压水平与成本考虑，直流变压器的每个子模块的输入电压有限，使得直流变压器所使用的模块数量增多。进一步地，开关器件与高频变压器的数量也大大增加，从而导致直流变压器的功率密度难以进一步提高。如何在不增加器件耐压的前提下，通过改变子模块拓扑结构，减少直流变压器模块数量，提升直流变压器功率密度成为了一个难题。

发明内容

发明目的：为解决现有技术的不足，本发明提供一种适用于中压直流配电网的基于集中式多绕组变压器的直流变压器及控制方法，通过对直流变压器子模块拓扑结构进行改进，提升直流变压器单个子模块输入电压，从而减少直流变压器模块数量，提升装置功率密度。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于集中式多绕组变压器的直流变压器，包括M个输入串联输出并联的直流变压器单元，M个直流变压器单元的中压直流侧输入端口串联组成直流变压器的中压直流侧端口，M个直流变压器单元的低压直流侧输出端口并联组成直流变压器的低压直流侧端口，其中，各直流变压器单元间的多绕组高频变压器相互独立；各直流变压器单元均包含N个输入串联、输出并联的子模块，N≥3；N个子模块的输入滤波电容C_ini串联组成该直流变压器单元的中压直流侧输入端口，输出滤波电容C_oi并联组成该直流变压器单元的低压直流侧输出端口；