本发明专利技术涉及电力电子变流器技术领域，旨在提供一种配电用直流变压器装置。该装置包括高频变压器、高压侧换流阀和低压侧换流阀；其中，高压侧换流阀的输入侧直接与中高压直流电网相连，其输出侧与高频变压器的原边绕组相连；低压侧换流阀的输入侧与高频变压器的副边绕组相连，其输出侧与低压直流电网或储能系统相连。本发明专利技术中的装置输入输出侧高频隔离，消去了笨重的低频变压器；模块化的设计使得电压可以做到较高等级，成本降低，同时冗余设计变得简单可行，系统不需断电即可得到维修；移相控制结构可以降低器件的开关损耗，使得变流器效率较高；直流变压器系统能量可以双向流动；整个直流变压器系统控制简单灵活，高效可靠等。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及电力电子变流器
，旨在提供一种配电用直流变压器装置。该装置包括高频变压器、高压侧换流阀和低压侧换流阀；其中，高压侧换流阀的输入侧直接与中高压直流电网相连，其输出侧与高频变压器的原边绕组相连；低压侧换流阀的输入侧与高频变压器的副边绕组相连，其输出侧与低压直流电网或储能系统相连。本专利技术中的装置输入输出侧高频隔离，消去了笨重的低频变压器；模块化的设计使得电压可以做到较高等级，成本降低，同时冗余设计变得简单可行，系统不需断电即可得到维修；移相控制结构可以降低器件的开关损耗，使得变流器效率较高；直流变压器系统能量可以双向流动；整个直流变压器系统控制简单灵活，高效可靠等。【专利说明】配电用直流变压器装置
本专利技术设及直流配电及电力电子变流器
，特别设及一种可W实现高频隔 离、高压直流输入、低压直流电压输出，同时实现能量双向流动的配电用直流变压器装置。
技术介绍
清洁能源开发利用，尤其是W风能和太阳能为代表的可再生能源应用，已经成为 世界各国应对气候变化、保护环境W及实现可持续发展的重要举措。为适应可再生能源发 电该一重要发展趋势，W分布式发电为基础的微电网技术和智能电网技术得到迅速发展。 相对于交流微电网，直流微电网更方便新能源接入，同时与储能系统的能量交互 也更容易实现。在直流电网系统中，无论新能源并网，还是储能系统联网，变流器仅需一级 即可实现，从而省去大量体积庞大的逆变器或整流器。在现代社会中，直流负载所占比例也 日益上升，诸如照明用LED,各种便携式电子产品，电视机，电动车等。而变频技术应用在电 机驱动中，可W降低损耗，实现高效率的能源利用。但目前，无论是直流负载驱动器，还是变 频器都需要一级ac-dc整流产生直流母线电压，而后通过高频dc-dc变换输出直流电压或 者dc-ac逆变驱动电机。直流微电网可W直接为直流驱动器或变频器提供直流母线电压， 减少变流器的变换等级，实现高效率的能源利用。 但是直流微电网因其电压等级较低（通常在400V左右），仅适用于局部范围内供 电。受限于目前的技术，直流微电网仍需要通过逆变器和工频变压器连接到中压交流配电 网中，实现不同直流微电网之间的能量交互。但是不同的直流微电网通过交流电网禪合在 一起，大大增加了电力系统的能量管理和控制难度。同时交流电网存在频率稳定、相位、无 功补偿、配电半径小等问题。而直流配电不存在该些问题，并且供电容量大，线路损耗小， 电能质量好，配电成本低等，并且能量调度及管理较交流配电容易实现，可靠性也进一步提 升。但是受限于电力电子器件的发展水平，目前仍无成熟的方案可W有效实现中压直流配 电网和低压直流微电网之间的能量交互，并且实现电气隔离，从而限制了直流配电的发展 和推广。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种配电用直流变压 器装置。使用该装置可W实现高压直流和低压直流之间的变换，同时实现高效率的能量传 递和智能控制。此外该装置可W实现输出电流、电压的连续调节，而且变流器系统运行信息 收集简单方便，多个变流器系统之间可W相互通信，智能控制电网能量流动。 为了解决上述技术问题，本专利技术的解决方案是： 提供一种配电用直流变压器装置，包括电力电子换流阀和高频变压器；所述电力 电子换流阀包括高压侧换流阀和低压侧换流阀；其中，高压侧换流阀的输入侧直接与中高 压直流电网相连，其输出侧与高频变压器的原边绕组相连；低压侧换流阀的输入侧与高频 变压器的副边绕组相连，其输出侧与低压直流电网或储能系统相连；其中， [000引所述高压侧换流阀由两个换流桥臂组成，每个换流桥臂是由上下两个半桥臂组 成，每个半桥臂均包括一个桥臂电感和n个模块单元SMy，i = 1，2,3,4 ;j = 1，2,…，n ;相 邻的模块单元之间构成级联结构，各模块单元中主要包括由开关器件组成半桥电路或全桥 电路，或是由前述半桥电路或全桥电路延伸的电路，W及一个储能电容； 所述高低压侧换流阀与高频变压器的连接方式是下述结构中的任意一种： (1)低压侧换流阀与高频变压器的副边绕组相连，低压侧换流阀采用全桥电路、半 桥电路或倍压电路；或 (2)高频变压器的副边具有多个绕组，每个绕组均接至一个H桥与电容的组合且 各自单独输出，低压侧换流阀具有与副边绕组数目相同的输出端；或 (3)高频变压器的副边具有多个绕组，每个绕组均接至一个H桥与电容的组合且 副边绕组依次串联，低压侧换流阀具有一个输出端；或 (4)具有多个高频变压器，且各原边绕组依次串联，各副边绕组均接至一个H桥与 电容的组合且各自单独输出，低压侧换流阀具有与副边绕组数目相同的输出端；或 (5)具有多个高频变压器，且各原边绕组依次串联，各副边绕组均接至一个H桥与 电容的组合且其输出端相连，低压侧换流阀具有一个输出端；或 (6)具有多个高频变压器，且各原边绕组相互并联，各副边绕组均接至一个H桥与 电容的组合且各自单独输出，低压侧换流阀具有与副边绕组数目相同的输出端； 中央控制器、模块控制器、控制电路和驱动电路依次相连，驱动电路分别接至换流 阀中的开关器件，W实现开关控制。 本专利技术进一步提供了一种配电用直流变压器装置，包括电力电子换流阀和高频变 压器；其特征在于，所述电力电子换流阀包括高压侧换流阀和低压侧换流阀；其中，高压侧 换流阀的输入侧直接与中高压直流电网相连，其输出侧与高频变压器的原边绕组相连；低 压侧换流阀的输入侧与高频变压器的副边绕组相连，其输出侧与低压直流电网相连；其中， [001引所述高压侧换流阀由=个换流桥臂组成，每个换流桥臂是由上下两个半桥臂组 成，每个半桥臂均包括一个桥臂电感和n个模块单元SMy，i = 1，2,3,4,5,6 ;j = 1，2,…， n ;相邻的模块单元之间构成级联结构，各模块单元包括由开关器件组成半桥电路或全桥电 路，或是由前述半桥电路或全桥电路延伸的电路，W及一个储能电容；所述高频变压器是= 相变压器；所述低压侧换流阀中包含开关器件，具有=个桥臂结构。 作为一种改进，所述高压侧换流阀中，同一换流桥臂中的两个桥臂电感采用禪合 结构。 作为一种改进，所述高压侧换流阀的桥臂中，每个模块单元均设有旁路开关。 作为一种改进，所述储能系统是铅酸电池或裡电池。 与现有技术相比，本专利技术的有益效果是： 所述直流变压器装置输入输出侧高频隔离，消去了笨重的低频变压器；模块化的 设计使得电压可W做到较高等级，成本降低，同时冗余设计变得简单可行，系统不需断电即 可得到维修；移相控制结构可W降低器件的开关损耗，使得变流器效率较高；直流变压器 系统能量可W双向流动；禪合电感的利用大幅减小桥臂电流纹波，使得变流器对直流电网 冲击较小；高压侧换流阀可W通过调节输出电平数，实现高低压之间的变换；整个直流变 压器系统控制简单灵活，高效可靠等。 【专利附图】【附图说明】 下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细说明。 图1是基于单相变压器的配电用直流变压器电路示意图； 图2是直流变压器高频逆变模块单元电路示意图； 图3是一种直流变压本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种配电用直流变压器装置，包括电力电子换流阀和高频变压器；其特征在于，所述电力电子换流阀包括高压侧换流阀和低压侧换流阀；其中，高压侧换流阀的输入侧直接与中高压直流电网相连，其输出侧与高频变压器的原边绕组相连；低压侧换流阀的输入侧与高频变压器的副边绕组相连，其输出侧与低压直流电网或储能系统相连；其中，所述高压侧换流阀由两个换流桥臂组成，每个换流桥臂均由上下两个半桥臂组成，每个半桥臂均包括一个桥臂电感和n个模块单元SMij，i＝1，2，3，4；j＝1，2，…，n；相邻的模块单元之间构成级联结构，各模块单元包括由开关器件组成半桥电路或全桥电路，或是由前述半桥电路或全桥电路延伸的电路，以及一个储能电容；所述低压侧换流阀与高频变压器的连接方式是下述结构中的任意一种：(1)低压侧换流阀与高频变压器的副边绕组相连，低压侧换流阀是全桥电路、半桥电路或倍压电路；或(2)高频变压器的副边具有多个绕组，每个绕组均接至一个H桥与电容的组合且各自单独输出；低压侧换流阀由各H桥与电容的组合构成，故具有与副边绕组数目相同的输出端；或(3)高频变压器的副边具有多个绕组，每个绕组均接至一个H桥与电容的组合且副边绕组依次串联；低压侧换流阀由各H桥与电容的组合构成，故具有一个输出端；或(4)具有多个高频变压器，且各原边绕组依次串联，各副边绕组均接至一个H桥与电容的组合且各自单独输出；低压侧换流阀由各H桥与电容的组合构成，故具有与副边绕组数目相同的输出端；或(5)具有多个高频变压器，且各原边绕组依次串联，各副边绕组均接至一个H桥与电容的组合且其输出端相连；低压侧换流阀由各H桥与电容的组合构成，故具有一个输出端；或(6)具有多个高频变压器，且各原边绕组相互并联，各副边绕组均接至一个H桥与电容的组合且各自单独输出；低压侧换流阀由各H桥与电容的组合构成，故具有与副边绕组数目相同的输出端；所述装置还包括依次相连的中央控制器、模块控制器、控制电路和驱动电路，驱动电路分别接至高压侧换流阀和低压侧换流阀中的开关器件，以实现开关控制。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王朝辉，张军明，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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