CN108306515B - 一种混合多端口直流变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种混合多端口直流变压器DCT，包括m个模块化双主动全桥变换器MDAB和n个多端口模块化双主动全桥变换器MDAB‑T。所述MDAB和MDAB‑T在高压侧串联组成高压直流端口；所述MDAB在低压侧并联组成一个低压直流端口，所有MDAB‑T在低压侧并联组成另一个低压直流端口。此种混合多端口直流变压器DCT能够根据端口容量合理配置MDAB‑T的数量，减小变压器的体积和造价；并且一个低压直流端口发生故障时，另一低压直流端口依然能够独立运行，提高可靠性。

Description

一种混合多端口直流变压器
技术领域
本发明涉及一种直流变压器，特别涉及一种混合多端口直流变压器，属于电气工程技术领域。
背景技术
高压直流输电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。目前在高压直流输电系统中整流侧和逆变侧，仍然要工频变压器来实现和交流电网相连，体积大，质量大。直流输电仍然作为交流输电一种辅助功能，没有直接用于用电设备。为了适应将高压直流输电直接应用于用电设备，尤其对大规模非并网风力发电等独立电力系统，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。
现有技术中的多端口直流变压器，如图1所示，每一个变换器(Dual ActiveBridge)DAB所采用的变压器均为多绕组变压器，由于多绕组变压器体积大，造价高，导致整个直流变压器体积较大，成本高；同时，多个DAB变换器在低压直流侧并联提供两个端口，当一个端口发生故障必然影响另一个端口的运行，进而导致整个直流变压器停止运行，其可靠性有待于提高。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提出一种新的混合多端口直流变压器。
技术方案如下：
一种混合多端口直流变压器，包括m个模块化双主动全桥变换器(Moduar Dual-Active-Bridge,MDAB)和n个多端口模块化双主动全桥变换器(Modular Dual-Active-Bridge with Multiple Port，MDAB-T)；
其中，m个所述MDAB和n个所述MDAB-T的高压直流侧端口串联组成所述直流变压器的高压直流端口；
m个所述MDAB的低压直流侧端口并联，并与n个所述MDAB-T的一个低压直流侧端口并联组成所述直流变压器的一个低压直流端口P1，n个所述MDAB-T的另一个低压直流侧端口并联组成所述直流变压器的另一个低压直流端口P2。
进一步，所述MDAB包括模块化全桥MH、全桥H和两端口隔离变压器T。
进一步，所述MDAB-T包括全桥MH1、全桥H1、全桥H2和多绕组隔离变压器T3。
进一步，所述多绕组隔离变压器T3的绕组大于等于3。
进一步，所述MDAB的高压侧MH或所述MDAB-T的高压侧MH1的电路结构采用模块化多电平结构。
进一步，所述MDAB的高压侧MH或所述MDAB-T的高压侧MH1的电路结构采用全桥结构。
进一步，所述MDAB低压侧H或所述MDAB-T的低压侧H1、H2的电路结构采用全控桥结构。
进一步，所述MDAB低压侧H或所述MDAB-T的低压侧H1、H2的电路结构采用不控整流结构。
进一步，所述MDAB低压侧H或所述MDAB-T的低压侧H1、H2的电路结构采用双极结构。
与现有技术相比，本发明的混合多端口直流变压器HMP-DCT具有如下有益效果：
1)、根据端口容量合理配置MDAB-T的数量，能够减小直流变压器的体积和降低成本；
2)、一个端口发生故障时，另一端口还能够独立运行，提高直流变压器的可靠性。
附图说明
图1：现有技术多端口直流变压器结构图；
图2：本发明混合多端口直流变压器具体实施例结构图；
图3：模块化双主动全桥变换器MDAB结构图；
图4：多端口模块化双主动全桥变换器MDAB-T结构图；
图5：MDAB高压侧MH，MDAB-T高压侧MH1的模块化多电平结构；
图6：MDAB高压侧MH，MDAB-T高压侧MH1的全桥结构；
图7：MDAB低压侧H，MDAB-T低压侧H1、H2的全控桥结构；
图8：MDAB低压侧H，MDAB-T低压侧H1、H2的不控整流结构；
图9：MDAB低压侧H，MDAB-T低压侧H1、H2的双极结构。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图2所示，混合多端口直流变压器(Hybrid Multi-Port DCTransformer)HMP-DCT包括m个模块化双主动全桥变换器(ModuarDual-Active-Bridge,MDAB)和n个多端口模块化双主动全桥变换器(Modular Dual-Active-Bridge with Multiple Port，MDAB-T)。其中所有MDAB和MDAB-T的高压直流侧端口串联组成HMP-DCT的高压直流端口，所有MDAB的低压直流侧端口并联，并与MDAB-T的一个低压直流侧端口并联组成HMP-DCT的低压直流端口P1，所有MDAB-T的另一个低压直流侧端口并联组成HMP-DCT的另一个低压直流端口P2。
一个实施例中，如图3所示，每一个MDAB包括模块化全桥MH、全桥H和两端口隔离变压器T。其中，全桥MH一端通过串联连接高压直流端口，另一端连接隔离变压器T的一个端口；隔离变压器T的另一个端口连接全桥H的交流测端，全桥H的低压直流侧并联电容C进而提供低压直流侧端口。
一个实施例中，如图4所示，每一个MDAB-T包括全桥MH1、全桥H1、全桥H2和多绕组隔离变压器T3，其中，全桥MH1一端通过串联连接高压直流端口，另一端连接隔离变压器T3的一侧端口；多绕组隔离变压器T3的另一侧两个端口分别连接全桥H1、全桥H2的交流测端，全桥H1在低压直流侧并联电容C1，全桥H2在低压直流侧并联电容C2，进而提供两个低压直流侧端口；其中，多绕组隔离变压器T3的绕组数量大于等于三，根据配置需求选择设定。图4中的多绕组隔离变压器T3为三绕组隔离变压器。
一个实施例中，如图2，4所示，每个MDAB-T通过全桥H1、H2在低压直流侧提供两个端口，其中一个端口与所有MDAB的低压直流侧端口并联组成混合多端口直流变压器HMP-DCT的低压直流端口P1；另一个端口相互并联组成混合多端口直流变压器HMP-DCT的另一个低压直流端口P2。
一个实施例中，每一个MDAB高压侧MH，MDAB-T的高压侧MH1的结构可以是模块化多电平结构，如图5所示；也可以采用全桥结构，如图6所示。
一个实施例中，每一个MDAB低压侧H，MDAB-T的低压侧H1、H2可以是全控桥结构，如图7所示；也可以是不控整流结构，如图8所示。
一个实施例中，每一个MDAB低压侧，每一个MDAB-T的低压侧的电路结构也可以采用双极结构，如图9所示。
本发明的混合多端口直流变压器HMP-DCT通过采用m个模块化双主动全桥变换器MDAB和n个多端口模块化双主动全桥变换器MDAB-T来实现混合多端口直流变压，正是因模块化双主动全桥变换器MDAB体积小，造价低，并且MDAB和MDAB-T的数量能够根据端口容量合理配置，同时，利用多个模块化双主动全桥变换器MDAB和多端口模块化双主动全桥变换器MDAB-T提供彼此独立的两个低压直流侧端口，使得本发明的混合多端口直流变压器HMP-DCT具有如下有益效果：
1)、根据端口容量合理配置MDAB-T的数量，能够减小直流变压器的体积和降低成本；
2)、一个端口发生故障时，另一端口还能够独立运行，提高直流变压器的可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不能因此而理解为对本发明范围的限制，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种混合多端口直流变压器，其特征在于：包括m个模块化双主动全桥变换器MDAB和n个多端口模块化双主动全桥变换器MDAB-T；所述MDAB具有一个高压直流侧端口和一个低压直流侧端口，所述MDAB-T具有一个高压直流侧端口和两个低压直流侧端口；
其中，m个所述MDAB的高压直流侧端口和n个所述MDAB-T的高压直流侧端口串联组成所述直流变压器的高压直流端口；
m个所述MDAB的低压直流侧端口并联后与n个所述MDAB-T的一个低压直流侧端口并联组成所述直流变压器的一个低压直流端口P1；
n个所述MDAB-T的另一个低压直流侧端口并联，组成所述直流变压器的另一个低压直流端口P2。
2.根据权利要求1所述混合多端口直流变压器，其特征在于：所述MDAB包括模块化全桥MH、全桥H和两端口隔离变压器T。
3.根据权利要求1所述混合多端口直流变压器，其特征在于：所述MDAB-T包括全桥MH1、全桥H1、全桥H2和多绕组隔离变压器T3。
4.根据权利要求1所述混合多端口直流变压器，其特征在于：所述MDAB的高压侧MH或所述MDAB-T的高压侧MH1的电路结构采用模块化多电平结构。
5.根据权利要求1所述混合多端口直流变压器，其特征在于：所述MDAB的高压侧MH或所述MDAB-T的高压侧MH1的电路结构采用全桥结构。
6.根据权利要求1所述混合多端口直流变压器，其特征在于：所述MDAB低压侧H或所述MDAB-T的低压侧H1、H2的电路结构采用全控桥结构。
7.根据权利要求1所述混合多端口直流变压器，其特征在于：所述MDAB低压侧H或所述MDAB-T的低压侧H1、H2的电路结构采用不控整流结构。
8.根据权利要求1所述混合多端口直流变压器，其特征在于：所述MDAB低压侧H或所述MDAB-T的低压侧H1、H2的电路结构采用双极结构。
9.根据权利要求3所述混合多端口直流变压器，其特征在于：所述多绕组隔离变压器T3的绕组数量大于等于3。
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