本发明专利技术公开一种基于多绕组变压器的高压直流-直流变换装置，包括输入串联变流器单元、多绕组中低频正弦波变压器和输入并联变流器单元；输入串联变流器单元包括至少一个结构相同的第一变流器子模块，输入端顺序正向串联后连接在高压侧的正极和负极之间；多绕组中低频正弦波变压器包括至少一个输入绕组和一个输出绕组，输入绕组的数量与第一变流器子模块的数量相同，且二者一一对应连接；输入并联变流器单元包括至少一个结构相同的第二变流器子模块，所有第二变流器子模块的输入端均连接多绕组中低频正弦波变压器的输出绕组。此装置可解决目前高压直流-直流变换装置的高压侧开关器件的耐压、均压问题和现有直流-直流变换装置传输容量不足的问题。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种基于多绕组变压器的高压直流-直流变换装置，包括输入串联变流器单元、多绕组中低频正弦波变压器和输入并联变流器单元；输入串联变流器单元包括至少一个结构相同的第一变流器子模块，输入端顺序正向串联后连接在高压侧的正极和负极之间；多绕组中低频正弦波变压器包括至少一个输入绕组和一个输出绕组，输入绕组的数量与第一变流器子模块的数量相同，且二者一一对应连接；输入并联变流器单元包括至少一个结构相同的第二变流器子模块，所有第二变流器子模块的输入端均连接多绕组中低频正弦波变压器的输出绕组。此装置可解决目前高压直流-直流变换装置的高压侧开关器件的耐压、均压问题和现有直流-直流变换装置传输容量不足的问题。【专利说明】—种基于多绕组变压器的高压直流-直流变换装置
本专利技术涉及一种高压直流-直流电能转换、传输的装置，特别涉及一种基于多绕组变压器的高压直流-直流变换装置。
技术介绍
高压直流输电(HVDC)具有输送功率容量大、损耗小、输送距离远、稳定性好等特点，具有广阔的应用前景。为了适应将来将高压直流输电直接应用于用电设备，需要具有和交流隔离变压器功能类似的直流变压装置，将高压直流电转换成隔离的满足用电设备要求的低压直流电。由于单个功率半导体器件的耐压值通常是有限的，所以单个功率半导体器件无法直接应用于高电压场合。为了实现低压功率器件能够应用在高电压场合，通常采用以下几种方法:1)多电平技术；2)多个功率半导体器件串联技术；3)多个功率模块串联技术。文献“DraganJovcic.‘Bidirectional, High-Power DC Transformer，.IEEETransactions on Power Delivery, Vol.24，N0.4，pp: 2276-2283，0ctober2009” 米用晶闸管串联技术、谐振技术实现了大功率的直流变换与传输。但是，高压侧和低压侧没有电气隔离，高压侧和低压侧晶闸管阀组均承受高压侧电压，增加了设备成本。另外，LC谐振电路在工作过程中产生较大无功容量，增加了设备容量和线路损耗，降低了变换效率。中国专利申请201010117551.8涉及了一种高压直流-直流电力电子变压器，该直流变压器由级联式模块化变流器、一个双绕组中频或高频变压器和一个全控型H桥构成。通过级联式模块化变流器产生多电平的中频或高频方波电压，双绕组中频或高频变压器实现直流-直流的电压变换和功率传递，全控型H桥将中频或高频变压器的副边方波电压转换成直流电压。中国专利申请200810024744.1涉及了 一种基于全桥拓扑结构输入串联输出并联自动均压直流变压器，采用多个全桥拓扑结构的直流变压器功率模块输入串联输出并联的拓扑结构。利用输入串联输出并联结构和变压器副边箝位作用，自动实现每个模块输入侧均压。中国专利申请201010117551.8和200810024744.1中均采用了中频或者高频方波变压器进行电气隔离、电压变换和功率传递。但是，目前可用的中频或高频方波变压器功率容量很难达到上百千瓦以上，一定程度上限制了此类直流变压器的应用。综合上述，目前的高压直流-直流变换装置存在着高压侧开关器件的耐压及均压问题，且传输容量不足，有待改进。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于提供一种基于多绕组变压器的高压直流-直流变换装置，其可解决目前高压直流-直流变换装置的高压侧开关器件的耐压、均压问题和现有直流-直流变换装置传输容量不足的问题，对加速高压直流-直流变换装置的实用化和市场化进程具有重要意义。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是:一种基于多绕组变压器的高压直流-直流变换装置，包括输入串联变流器单元、多绕组中低频正弦波变压器和输入并联变流器单元；所述输入串联变流器单元包括至少一个结构相同的第一变流器子模块，当包括一个第一变流器子模块时，该第一变流器子模块的输入端连接在高压侧的正极和负极之间；当包括2个或2个以上时，所有第一变流器子模块的输入端顺序正向串联后连接在高压侧的正极和负极之间；所述多绕组中低频正弦波变压器包括至少一个输入绕组和一个输出绕组，所述输入绕组的数量与第一变流器子模块的数量相同，且输入绕组与第一变流器子模块的输出端一一对应连接；所述输入并联变流器单元包括至少一个结构相同的第二变流器子模块，所有第二变流器子模块的输入端均连接多绕组中低频正弦波变压器的输出绕组；若包括2个或2个以上第二变流器子模块时，所有第二变流器子模块的输出端采用串联、并联或串并联混合的连接方式。上述多绕组中低频正弦波变压器采用多绕组中低频正弦波单相变压器或多绕组中低频正弦波三相变压器。上述多绕组中低频正弦波变压器的输出绕组采用一个线圈，或至少两个相互并联的线圈。上述第一、二变流器子模块包括顺序串联的无源滤波模块和功率变换模块，其中，功率变换模块采用两电平全桥拓扑、多电平半桥拓扑或多电平全桥拓扑，无源滤波模块采用LC滤波电路或LCL滤波电路。上述多绕组中低频正弦波变压器采用多绕组中低频正弦波单相变压器，第一、二变流器子模块的拓扑结构采用两电平单相半桥LC滤波拓扑、两电平单相半桥LCL滤波拓扑、两电平单相全桥LC滤波拓扑、两电平单相全桥LCL滤波拓扑、三电平单相中点箝位半桥LC滤波拓扑，三电平单相中点箝位半桥LCL滤波拓扑、三电平单相飞跨电容半桥LC滤波拓扑或三电平单相飞跨电容半桥LCL滤波拓扑。上述多绕组中低频正弦波变压器采用多绕组中低频正弦波三相变压器，第一、二变流器子模块的拓扑结构采用两电平三相全桥LC滤波拓扑、两电平三相全桥LCL滤波拓扑、三电平三相中点箝位全桥LC滤波拓扑或三电平三相中点箝位全桥LCL滤波拓扑。上述第一、二变流器子模块中，无源滤波模块中的电容器组采用Y型连接或Λ型连接。上述第一、二变流器子模块的结构相同或不同。采用上述方案后，本专利技术能够很好解决高压直流-直流变换装置的高压侧开关器件的耐压、均压问题和现有直流-直流变换装置传输容量不足的问题，对加速高压直流-直流变换装置的实用化和市场化进程具有重要意义；采用模块串联技术可以灵活的拓展变压器的电压等级；采用多绕组中低频正弦波变压器结构可以实现高压侧和低压侧的电气隔离、电压变换和功率传递，同时多绕组中低频正弦波变压器的功率容量可以达到MW级以上。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的整体结构图；图2是本专利技术中变流器子模块采用两电平单相半桥LC滤波拓扑结构图；图3是本专利技术中变流器子模块采用两电平单相半桥LCL滤波拓扑结构图；图4是本专利技术中变流器子模块采用两电平单相全桥LC滤波拓扑结构图；图5是本专利技术中变流器子模块采用两电平单相全桥LCL滤波拓扑结构图；图6是本专利技术中变流器子模块采用三电平单相中点箝位半桥LC滤波拓扑结构图；图7是本专利技术中变流器子模块采用三电平单相中点箝位半桥LCL滤波拓扑结构图；图8是本专利技术中变流器子模块采用三电平单相飞跨电容半桥LC滤波拓扑结构图；图9是本专利技术中变流器子模块采用三电平单相飞跨电容半桥LCL滤波拓扑结构图；图10是本专利技术中变流器子模块采用两电平三相全桥LC滤波拓扑结构图；其中，无源滤波模块中的电容器组Ctl采用Y型连接；图11是本专利技术中变流器子模块采用两电平三相全桥LCL滤波拓扑结构图；其中，无源滤波模本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于多绕组变压器的高压直流?直流变换装置，其特征在于：包括输入串联变流器单元、多绕组中低频正弦波变压器和输入并联变流器单元；所述输入串联变流器单元包括至少一个结构相同的第一变流器子模块，当包括一个第一变流器子模块时，该第一变流器子模块的输入端连接在高压侧的正极和负极之间；当包括2个或2个以上时，所有第一变流器子模块的输入端顺序正向串联后连接在高压侧的正极和负极之间；所述多绕组中低频正弦波变压器包括至少一个输入绕组和一个输出绕组，所述输入绕组的数量与第一变流器子模块的数量相同，且输入绕组与第一变流器子模块的输出端一一对应连接；所述输入并联变流器单元包括至少一个结构相同的第二变流器子模块，所有第二变流器子模块的输入端均连接多绕组中低频正弦波变压器的输出绕组；若包括2个或2个以上第二变流器子模块时，所有第二变流器子模块的输出端采用串联、并联或串并联混合的连接方式。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：方太勋，石巍，杨浩，王宇，杨兵，吕玮，
申请(专利权)人：南京南瑞继保电气有限公司，南京南瑞继保工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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