一种直流变压器低损耗调制方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种直流变压器低损耗调制方法，其中，所述方法包括：根据电压调制参数，生成电压调制波形；根据电压调制波形，对直流变压器进行调制，以降低直流变压器的开关损耗。本发明专利技术有效地降低了直流变压器的开关损耗。耗。耗。

【技术实现步骤摘要】
一种直流变压器低损耗调制方法及系统


[0001]本专利技术属于直流变压器
，特别涉及一种直流变压器低损耗调制方法及系统。

技术介绍

[0002]直流电网是容纳新能源的重要手段，较交流电网可以提高消纳容量，减少谐波、稳定性问题，且天然不存在无功功率，具有广阔的应用前景。
[0003]直流电网的组网依赖于具有电压变换能力的直流变压器。为了将新能源远距离送出，需要将低压直流升压至高压直流，以减少线损。实现这一功能需要采用高压直流变压器。受限于功率半导体器件发展水平，高压直流变压器同常采用模块化多电平换流器结构，以满足高电压、大电流的应用需求。
[0004]模块化多电平（Modular Multilevel Converter，MMC）型直流变压器与柔性直流输电适用的MMC不同，它工作于中高频，以减小隔离变压器体积、重量与成本。但中高频化会带来开关损耗升高的问题，导致器件过热损坏。高压直流变压器中，低压侧子模块工作于大电流开关状态，开关损耗远高于高压侧模块，因此很容易因为开关损耗过大而过热损坏。
[0005]因此，需要设计一种直流变压器低损耗调制方法及系统，以解决上述技术问题。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本专利技术提供了一种直流变压器低损耗调制方法，其中，所述方法包括：根据电压调制参数，生成电压调制波形；根据电压调制波形，对直流变压器进行调制，以降低直流变压器的开关损耗。
[0007]进一步地，所述电压调制参数包括移相角δ、台阶宽度δt、台阶电压Ut以及缺口电压Us2。
[0008]进一步地，所述生成电压调制波形，包括：设置直流变压器中，原边/副边原始的方波电压；根据移相角δ和缺口电压Us2，使所述原边/副边原始的方波电压，形成具有缺口电压Us2的第一电压波形；根据所述台阶宽度δt和台阶电压Ut，使所述第一电压波形，形成在上升/下降沿具有台阶电压Ut的第二电压波形，以作为电压调制波形。
[0009]进一步地，所述根据移相角δ和缺口电压，使所述原边/副边原始的方波电压形成具有缺口电压Us2的第一电压波形，包括：将第一分解电压、第二分解电压以及第三分解电压的波形进行叠加，以生成具有缺口电压Us2的电压波形，其中，第一分解电压是设置的直流变压器的，原边/副边原始的方波电压；第二分解电压是原始方波电压的反相；
第三分解电压为第二分解电压反相后，再移相移相角δ所得。
[0010]进一步地，所述根据所述台阶宽度δt和台阶电压Ut，使所述原边/副边原始的方波电压，形成在上升/下降沿具有台阶电压Ut的第二电压波形，包括：设置直流变压器中，原边/副边原始的方波电压；将原边/副边原始的方波电压经过斜坡环节，对原边/副边原始的方波电压的电压变化率进行限制，使原边/副边原始的方波电压满足梯形波电压条件，以形成梯形波电压；将梯形波电压经过以台阶电压Ut为基准的取整环节，且梯形波电压的波形下降沿向下取整，梯形波电压的波形上升沿向上取整，以形成带台阶电平的第二电压波形。
[0011]进一步地，第一分解电压的幅值为Us，第二分解电压的幅值为0.5（Us
‑
Us2）。
[0012]进一步地，所述梯形波电压条件为：电压斜坡的宽度为N倍的台阶宽度δt，其中N为台阶电压数量。
[0013]另一方面，本专利技术还提供一种直流变压器低损耗调制系统，其中，所述系统包括：波形生成模块，用于根据电压调制参数，生成电压调制波形；调制模块，用于根据电压调制波形，对直流变压器进行调制，以降低直流变压器的开关损耗。
[0014]进一步地，所述电压调制参数包括移相角δ、台阶宽度δt、台阶电压Ut以及缺口电压Us2。
[0015]进一步地，所述生成电压调制波形，包括：设置直流变压器中，原边/副边原始的方波电压；根据移相角δ和缺口电压，使所述原边/副边原始的方波电压，形成具有缺口电压Us2的第一电压波形；根据所述台阶宽度δt和台阶电压Ut，使所述第一电压波形，形成在上升/下降沿具有台阶电压Ut的第二电压波形，以作为电压调制波形。
[0016]本专利技术提供了一种直流变压器低损耗调制方法及系统，通过生成的电压调制波形对直流变压器进行调制，从而降低了直流变压器的开关损耗。
[0017]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1示出了根据本专利技术实施例的单相MMC型高压直流变压器的结构示意图。
[0020]图2示出了根据本专利技术实施例的二分裂MMC型高压直流变压器的结构示意图二分裂MMC型高压直流变压器。
[0021]图3示出了根据本专利技术实施例的半桥子模块的结构示意图。
[0022]图4示出了根据本专利技术实施例的原始的方波电压的波形图。
[0023]图5示出了根据本专利技术实施例的带缺口的方波电压的波形图。
[0024]图6示出了根据本专利技术实施例的带缺口和台阶的梯形波电压的波形图。
[0025]图7示出了根据本专利技术实施例的生成带缺口的方波电压的波形图。
[0026]图8示出了根据本专利技术实施例的生成带台阶的梯形波电压的波形图。
[0027]图9示出了根据本专利技术实施例的功率由低压侧传送至高压侧时的电压电流波形图。
[0028]图10示出了根据本专利技术实施例的功率由高压侧传送至低压侧时的电压电流波形图。
[0029]图11示出了根据本专利技术实施例的桥臂电流波形图。
[0030]图12示出了根据本专利技术实施例的电压电流参考方向的直流变压器拓扑。
[0031]图13示出了根据本专利技术实施例的一种案例下的电压电流波形图。
[0032]图14示出了根据本专利技术实施例的功率由低压侧至高压侧，100MW额定功率下，低压侧上下桥臂电压电流仿真波形图。
[0033]图15示出了根据本专利技术实施例的一种直流变压器低损耗调制方法的流程图。
[0034]图16示出了根据本专利技术实施例的一种直流变压器低损耗调制系统的结构图。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地说明，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]本专利技术的一种直流变压器低损耗调制方法及系统能应用在以下两种典型的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直流变压器低损耗调制方法，其中，所述方法包括：根据电压调制参数，生成电压调制波形；根据电压调制波形，对直流变压器进行调制，以降低直流变压器的开关损耗。2.根据权利要求1所述的一种直流变压器低损耗调制方法，其中，所述电压调制参数包括移相角δ、台阶宽度δt、台阶电压Ut以及缺口电压Us2。3.根据权利要求2所述的一种直流变压器低损耗调制方法，其中，所述生成电压调制波形，包括：设置直流变压器中，原边/副边原始的方波电压；根据移相角δ和缺口电压Us2，使所述原边/副边原始的方波电压，形成具有缺口电压Us2的第一电压波形；根据所述台阶宽度δt和台阶电压Ut，使所述第一电压波形，形成在上升/下降沿具有台阶电压Ut的第二电压波形，以作为电压调制波形。4.根据权利要求3所述的一种直流变压器低损耗调制方法，其中，所述根据移相角δ和缺口电压，使所述原边/副边原始的方波电压形成具有缺口电压Us2的第一电压波形，包括：将第一分解电压、第二分解电压以及第三分解电压的波形进行叠加，以生成具有缺口电压Us2的电压波形，其中，第一分解电压是设置的直流变压器的，原边/副边原始的方波电压；第二分解电压是原始方波电压的反相；第三分解电压为第二分解电压反相后，再移相移相角δ所得。5.根据权利要求4所述的一种直流变压器低损耗调制方法，其中，所述根据所述台阶宽度δt和台阶电压Ut，使所述原边/副边原始的方波电压，形成在上升/下降沿具有台阶电压Ut的第二电压波形，包括：设置直流变压器中，原边/副边原始的方波电压；将原边/...

【专利技术属性】
技术研发人员：余占清，赵彪，张雪垠，屈鲁，吴锦鹏，曾嵘，
申请(专利权)人：清华四川能源互联网研究院，
类型：发明
国别省市：