一種具有故障電流阻斷能力的高壓dc/dc變換器的制造方法
【技術領域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種高壓DC/DC變換器，更具體涉及一種具有故障電流阻斷能力的高 壓DC/DC變換器。
【背景技術】：
[0002] 目前，直流輸電技術已經(jīng)成為解決大規(guī)模電能的遠距離輸送、新能源的并網(wǎng)及消 納、區(qū)域交流互聯(lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性提高等問題的最有效技術手段之一。隨著直流輸電技 術的不斷發(fā)展，未來實現(xiàn)直流線路之間的互聯(lián)，從而形成多電壓等級的混合直流骨干電網(wǎng) 是必然的趨勢。而DC/DC變換器作為直流電網(wǎng)中必不可少的關鍵設備，它能夠實現(xiàn)不同電 壓等級的直流線路之間的互聯(lián)，因此大力促進DC/DC變換器的研制進程成為關鍵。
[0003] 模塊化多電平換流技術W其獨特的技術優(yōu)勢，如模塊化設計、效率高、擴展性好、 輸出電壓諧波含量少等，正逐漸廣泛的應用于直流輸電領域。目前已有專利和文獻提出采 用半橋式模塊化多電平換流器和中/高頻變壓器來構建DC/DC變換器，送種類型的DC/DC 變換器雖然具備潮流方向雙向可控、直流電壓變換、快速功率調(diào)節(jié)、W及電氣隔離等功能， 但是它在阻斷故障電流時需要同時閉鎖變壓器兩邊的模塊化多電平換流器，從而影響直流 電網(wǎng)非故障部分的正常運行。此外，也有專利和文獻提出采用全橋式模塊化多電平換流器 和中/高頻變壓器來構建DC/DC變換器，送種類型的DC/DC變換器在具備上述功能的同時， 還具有阻斷故障電流且使得非故障部分能正常運行的能力，但是它需要使用的半導體器件 數(shù)量多、器件損耗大。
[0004] 本發(fā)明提出的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，可W解決上述問 題。
【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述DC/ DC變換器使得非故障部分能繼續(xù)正常運行。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術方案；一種具有故障電流阻斷能力的高壓 DC/DC變換器，所述DC/DC變換器包括混合式模塊化多電平換流單元和中頻變壓器或高頻 變壓器；每個所述混合式模塊化多電平換流單元通過所述中頻變壓器或高頻變壓器彼此連 接。
[0007] 本發(fā)明提供的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述DC/DC變換 器設有至少兩個混合式模塊化多電平換流單元；所述混合式模塊化多電平換流單元包括至 少兩個并聯(lián)的橋臂單元和輸出端；所述橋臂單元包括兩個串聯(lián)的橋臂；所述輸出端設置在 所述兩個串聯(lián)的橋臂間。
[0008] 本發(fā)明提供的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述橋臂包括至 少兩個串聯(lián)的子模塊；所述子模塊與電抗器串聯(lián)；所述子模塊包括串聯(lián)的組件1和組件2。
[0009] 本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述 組件I包括并聯(lián)的IGBT支路1、IGBT支路2和電容支路；所述IGBT支路I包括兩個串聯(lián)的IGBT模塊；所述IGBT支路2包括串聯(lián)的IGBT模塊和二極管；所述電容支路包括電容。
[0010] 本發(fā)明提供的再一優(yōu)選的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述 IGBT模塊包括IGBT管和與所述IGBT管反并聯(lián)的二極管；所述子模塊的輸入端設置在所述 IGBT支路1的兩個串聯(lián)的IGBT模塊中間。
[0011] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述 組件2包括并聯(lián)的IGBT支路3和電容支路；所述IGBT支路3包括兩個串聯(lián)的IGBT模塊； 所述電容支路包括電容。
[0012] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，所述 IGBT模塊包括IGBT管和與所述IGBT管反并聯(lián)的二極管；所述子模塊的輸出端設置在所述 IGBT支路3的兩個串聯(lián)的IGBT模塊中間。
[0013] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，設每 個組件的電容電壓為V。，所述組件1不輸出負電壓-V。，則所述橋臂的最大輸出電壓范圍在 (0,狂巧)V。）之間，直流電壓和交流相電壓峰值分別通過下式確定：
[0014] V化=狂巧)Vc
[001引其中，X為組件1個數(shù)，Y為組件2個數(shù)。
[0017] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，當電 網(wǎng)發(fā)生故障，設調(diào)制比為1，則交流母線的最大線電壓峰值為：
[0019] 由于每個所述橋臂上有X個組件1，則關斷所有IGBT管后，由所述組件1形成的橋 臂電壓為：
:〇
[0021] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種具有故障電流阻斷能力的高壓DC/DC變換器，當橋 臂電壓和交流線電壓需滿足W下關系式時，所述DC/DC變換器實現(xiàn)故障電流阻斷能力；
[0024] 因此，所述組件1的個數(shù)X需滿足W下關系式：
[0026] 所述混合式模塊化多電平換流單元的交流側輸出頻率均為500~2500化；所述中 頻變壓器或高頻變壓器的工作頻率為500~2500化。
[0027] 和最接近的現(xiàn)有技術比，本發(fā)明提供技術方案具有W下優(yōu)異效果：
[0028] 1、本發(fā)明可W用于不同電壓等級的直流線路之間的互聯(lián)，為構建多電壓等級的直 流電網(wǎng)提供了一種有效的技術手段；
[0029] 2、本發(fā)明的變換器具有故障電流阻斷能力，在快速隔離故障的同時，使得其余非 故障部分能繼續(xù)正常運行；
[0030] 3、本發(fā)明的變換器可W實現(xiàn)潮流方向雙向可控、直流電壓變換、快速功率調(diào)節(jié)、W 及電氣隔貿(mào)等功能；
[0031] 4、本發(fā)明的變換器所采用的混合式多電平模塊化換流單元，與傳統(tǒng)的全橋式相 比，不僅能夠阻斷故障電流，而且所用的半導體器件數(shù)量少、器件損耗??；
[0032] 5、本發(fā)明的變換器為電網(wǎng)提高了更大的安全穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明的變換器結構示意圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明的基于混合式模塊化多電平技術的換流單元電路圖；
[0035] 圖3為組件1電路圖；
[0036] 圖4為組件2電路圖；
[0037] 圖5為圖3和圖4組成的換流單元的子模塊電路圖。
【具體實施方式】
[0038] 下面結合實施例對發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0039] 實施例1 :
[0040] 如圖1-5所示，本例的發(fā)明一種用于直流互聯(lián)的高壓DC/DC變換器，所述DC/DC變 換器包括混合式模塊化多電平換流單元和中頻變壓器或高頻