CN114665716A - 一种高压直流变压器及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压直流变压器及系统，变压器包括：多绕组变压器原边与DC/AC模块连接，多绕组变压器的副边与第一AC/DC模块和或第二AC/DC模块连接，其中，DC/AC模块将高压直流转换为交流，第一AC/DC模块、第二AC/DC模块将交流电直接转换为直流电分别为负荷、公共直流母线供电，从而实现对高压进行直接变换给负荷高效供电，具有变换环节少、效率更高、端口多样等优点，第一AC/DC模块内部由一个或多个电压变换器构成，通过精确调整电压变换器的输出电压，能够宽功率范围精细化调整第一AC/DC模块的输出电压，从而更适用于在小电压范围内需要调节输出电流或者功率范围很大的电解水制氢等电解领域。

Description

一种高压直流变压器及系统
技术领域
本发明涉及直流供电技术领域，具体涉及一种高压直流变压器及系统。
背景技术
直流输配电技术因其具有独特的技术优势在高压输电网、中压配电网以及微电网等领域得到迅速发展，其核心是直流变换技术或直流变压器技术，负责将高电压等级的直流变换到低电压等级的直流。通常电压等级变换跨度大，需要变换装置的输入输出变比较大，并且需要输出电压在一定范围内可调，甚至需要变换装置的输出端口直接对接负载，或者输出具有多个电压等级的端口。
现有技术通常采用多级变换的方式实现高低压、多端口之间的直流变换，存在变换装置环节多、损耗大、控制复杂、调节精度低等问题，较难实现对负荷进行高压直供电以及变换效率、调节精度的提升。例如，新能源直流微电网制氢应用领域，通常需要将高压直流变换为低压直流再进行电解水制氢，通常由两级或两级以上的功率变换单元级联实现，第一级将高压直流电压转换为一个低等级的公共直流电压，第二级通常再将公共直流电压进行宽功率范围电压调节给电解槽供电。同时，电解的过程通常是在一个较小的电压范围内进行的（如170V~200V），虽然传统电源输出电压范围可以较宽（如0V~200V），但电解时其有效的工作范围较窄（如200V－170V=30V），并且在此较小的电压范围内电解功率是需要从空载到满载全功率调节的，因此需要在较窄的范围内（30V）调节输出高精度的功率较为困难。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的多级变换的方式存在变换装置环节多、损耗大、控制复杂，以及在较窄的范围内调节输出高精度的功率较为困难的缺陷，从而提供一种高压直流变压器及系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
第一方面，本发明实施例提供一种高压直流变压器，包括：DC/AC模块、多绕组变压器、第一AC/DC模块和/或第二AC/DC模块，DC/AC模块包括总输入正极、总输入负极、多组输出端，其中，DC/AC模块的总输入正极与高压直流正极连接，DC/AC模块的总输入负极与高压直流负极连接，DC/AC模块的每组输出端与多绕组变压器的一个原边绕组的两个输入端连接，DC/AC模块用于将高压直流电转换为中低频交流电；第一AC/DC模块的第一组输入端与多绕组变压器的一个绕组的两端连接，第一AC/DC模块的第二组输入端与多绕组变压器的另一个绕组的两端连接，第一AC/DC模块的第一输出端、第二输出端分别与相应电压等级的负载供电端的正极、负极连接，所述第一AC/DC模块用于将中低频交流电转换为直流电，为相应电压等级的负载供电；第一AC/DC模块内部由一个或多个电压变换器构成，通过调整电压变换器的输出电压，以使得第一AC/DC模块的输出电压范围为负载有效工作电压的上限电压与下限电压之差；第二AC/DC模块的第一输入端、第二输入端分别与多绕组变压器的一个副边绕组的第一输出端、第二输出端对应连接，第二AC/DC的第一输出端、第二输出端分别与相应电压等级的公共直流母线的正极、负极连接，第二DC/DC模块用于将中低频交流电转换为直流电，为相应电压等级的公共直流母线供电。
在一实施例中，当第一AC/DC模块为两个或两个以上时，输出相同等级电压的第一AC/DC模块的两个输出端对应并联连接后，分别与负载的供电端的正极、负极连接。
在一实施例中，DC/AC模块为多个DC/AC变换器构成的串联电路，其中，串联电路中的本级DC/AC变换器的第一输入端均与上级DC/AC变换器的第二输入端连接，串联电路中本级DC/AC变换器的第二输入端均与下级DC/AC变换器的第一输入端连接，串联电路中第一级DC/AC变换器的第一输入端与高压直流正极连接，串联电路中最后一级DC/AC变换器的第二输入端与高压直流负极连接，串联电路中每个DC/AC变换器的第一输出端、第二输出端分别与多绕组变压器的一个原边绕组的两端对应连接。
在一实施例中，DC/AC变换器及第二AC/DC模块均包括：半桥变换器、全桥变换器中的任意一种。
在一实施例中，第一AC/DC模块由第一AC/DC变换器、第二AC/DC变换器、第一电容、第二电容、第三电容构成，其中，第一AC/DC变换器的正极输入端、负极输入端与多绕组变压器的一个副边绕组的两端连接，第二AC/DC变换器的正极输入端、负极输入端与多绕组变压器的一个副边绕组的两端连接；第一AC/DC变换器的正极输出端分别与第一电容的第一端、第二电容的第一端连接，第一AC/DC变换器的负极输出端分别与第二AC/DC变换器的正极输出端、第一电容的第二端、第三电容的第一端连接；第二AC/DC变换器的负极输出端分别与第三电容的第二端、第二电容的第二端连接；第二电容的第一端、第二端分别相应电压等级的负载供电端的正极、负极连接，或者第二电容的第一端、第二端分别与其他输出相同等级电压的第一AC/DC模块中的第二电容的第一端、第二端并联连接后与负载的供电端的正极、负极连接。
在一实施例中，第一AC/DC模块由第一AC/DC变换器、第二AC/DC变换器、DC/DC变换器、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容及电感构成，其中，第一AC/DC变换器的正极输入端、负极输入端与多绕组变压器的一个副边绕组的两端连接，第二AC/DC变换器的正极输入端、负极输入端与多绕组变压器的一个副边绕组的两端连接；第一AC/DC变换器的正极输出端分别与第一电容的第一端、DC/DC变换器的正极输入端连接，第一AC/DC变换器的负极输出端分别与第一电容的第二端、DC/DC变换器的负极输入端连接；DC/DC变换器的正极输出端与电感的第一端连接，DC/DC变换器的负极输出端分别与第四电容的第一端、第三电容的第一端、第二AC/DC变换器的正极输出端连接；第二AC/DC变换器的负极输出端分别与第三电容的第二端、第二电容的第二端连接；电感的第二端与第四电容的第二端连接、第二电容的第一端连接；第二电容的第一端、第二端分别相应电压等级的负载供电端的正极、负极连接，或者第二电容的第一端、第二端分别与其他输出相同等级电压的第一AC/DC模块中的第二电容的第一端、第二端并联连接后与负载的供电端的正极、负极连接。
在一实施例中，第一AC/DC变换器、第二AC/DC变换器均为二极管不控型整流器、晶闸管半控型整流器、PWM全控型整流器、同步整流技术实现的整流器中的任意一种整流器。
在一实施例中，DC/DC变换器为升压型DC-DC变换器、降压型DC-DC变换器、升降压型DC-DC变换器、采用同步整流技术的DC-DC变换器中的任意一种变换器。
第二方面，本发明实施例提供一种高压直流变压系统，包括：两个或两个以上第一方面的高压直流变压器，其中，全部DC/AC模块的输入端串联连接：本级DC/AC模块的第一输入端均与上级DC/AC模块的第二输入端连接，本级DC/AC模块的第二输入端均与下级DC/AC模块的第一输入端连接，第一级DC/AC模块的第一输入端与高压直流正极连接，最后一级DC/AC模块的第二输入端与高压直流负极连接；输出相同等级电压的第一AC/DC模块的第一输出端并联连接后与相应负载供电端的正极连接，输出相同等级电压的第一AC/DC模块的第二输出端并联连接后与相应负载供电端的负极连接；输出相同等级电压的第二AC/DC模块的第一输出端与同一公共直流母线的正极连接，输出相同等级电压的第二AC/DC的第二输出端与同一公共直流母线的负极连接。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的高压直流变压器，包括：DC/AC模块、多绕组变压器、第一AC/DC模块和/或第二AC/DC模块，多绕组变压器原边与DC/AC模块连接，多绕组变压器的副边与第一AC/DC模块和/或第二AC/DC模块连接，其中，DC/AC模块将高压直流转换为交流，第一AC/DC模块、第二AC/DC模块将交流电直接转换为直流电分别为负荷、公共直流母线供电，从而对高压进行直接变换给负荷高效供电，具有变换环节少、效率更高、端口多样等优点。所述第一AC/DC模块内部由一个或多个电压变换器构成，通过精确调整电压变换器的输出电压，能够宽功率范围精细化调整第一AC/DC模块的输出电压，从而更适用于在小电压范围内需要调节输出电流或者功率范围很大的电解水制氢等电解领域。
2.本发明提供的高压直流变压系统，通过高压直流变压器通过串联输入、并联输出的方式进行拓展，使得整个系统供电方式更加多样化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
图1(a)~图1(c)为本发明实施例提供的高压直流变压器的一个具体示例的组成图；
图2为本发明实施例提供的高压直流变压器的另一个具体示例的组成图；
图3为本发明实施例提供的高压直流变压器的另一个具体示例的组成图；
图4(a)~图4(g)为本发明实施例提供的DC/AC变换器及第二AC/DC模块的具体电路结构；
图5(a)及图5(b)为本发明实施例提供的第一AC/DC模块的具体电路结构；
图6(a)及图6(b)为本发明实施例提供的第一AC/DC模块的具体电路结构；
图7(a)为本发明实施例提供的二极管不控型整流器的电路结构图；
图7(b)为本发明实施例提供的晶闸管半控型整流器的电路结构图；
图7(c)为本发明实施例提供的PWM全控型整流器的电路结构图；
图7(d)为本发明实施例提供的同步整流技术实现的典型整流器的电路结构图；
图8(a)为本发明实施例提供的升压型DC-DC变换器的电路结构图；
图8(b)为本发明实施例提供的降压型DC-DC变换器的电路结构图；
图8(c)为本发明实施例提供的升降压型DC-DC变换器的电路结构图；
图8(d)为本发明实施例提供的同步整流型DC-DC变换器的电路结构图；
图9为本发明实施例提供的高压直流变压系统的一个具体示例的组成图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本发明实施例提供一种高压直流变压器，如图1(a)~图1(c)所示，包括：DC/AC模块1、多绕组变压器2、第一AC/DC模块3和/或第二AC/DC模块4，DC/AC模块1包括总输入正极、总输入负极、多组输出端，其中，其中多绕组变压器2原边绕组与副边绕组的数量可以相同或不同，在此不作限制。
如图1(a)~图1(c)所示，DC/AC模块1的总输入正极与高压直流正极连接，DC/AC模块1的总输入负极与高压直流负极连接，DC/AC模块1的每组输出端与多绕组变压器2的一个原边绕组的两个输入端连接，DC/AC模块用于将高压直流电转换为中低频交流电。
具体地，本发明实施例的DC/AC模块1由多个逆变器构成，全部逆变器的输入端之间串联连接，每个逆变器将输入的高压的直流电转换为中高频交流电后经过多绕组变压器2的电磁效应后，与其对应的第一AC/DC模块3和第二AC/DC模块4将感应的交流电再转换为低压的直流电。
如图1(a)、图1(b)所示，第一AC/DC模块3的第一组输入端与多绕组变压器2的一个绕组的两端连接，第一AC/DC模块3的第二组输入端与多绕组变压器2的另一个绕组的两端连接，第一AC/DC模块3的第一输出端、第二输出端分别与相应电压等级的负载供电端的正极、负极连接，第一AC/DC模块3用于将中低频交流电转换为直流电，为相应电压等级的负载供电。
具体地，本发明实施例的第一AC/DC模块3内部由一个或多个电压变换器构成，通过精确调整电压变换器的输出电压，以使得第一AC/DC模块3的输出电压范围为负载有效工作电压的上限电压与下限电压之差。
具体地，本发明实施例的负载供电端数量可以为一个或多个，其中，当数量为多个时，每个负载供电端可以为需要不同等级供电电压的负荷供电，例如：如图1(a)、图1(b)所示，第一AC/DC模块#1~第一AC/DC模块#k可以得到多种等级供电电压，可以为负载#1~负载#M供电。
如图1(a)、图1(c)所示，第二AC/DC模块4的第一输入端、第二输入端分别与多绕组变压器2的一个副边绕组的第一输出端、第二输出端对应连接，第二AC/DC的第一输出端、第二输出端分别与相应电压等级的公共直流母线的正极、负极连接，第二DC/DC模块用于将中低频交流电转换为直流电，为相应电压等级的公共直流母线供电。
具体地，本发明实施例的公共直流母线可以为一个或多个，其中，当数量为多个时，每个公共直流母线提供不同等级供电电压，例如：如图1(a)、图1(c)所示，第二AC/DC模块#1~第二AC/DC模块#m可以得到多种等级供电电压，公共直流母线#1~公共直流母线#H可以提供不同直流电压。
需要说明的是，每个AC/DC模块直流输出端口呈分类并联连接关系，直流端口不仅限于负荷端口、公共直流输出端口。
在一具体实施例中，当第一AC/DC模块3为两个或两个以上时，输出相同等级电压的第一AC/DC模块3的两个输出端对应并联连接后，分别与负载的供电端的正极、负极连接。
具体地，例如：图1(a)中的第一AC/DC模块#1及第一AC/DC模块#2的第一输出端、第二输出端可以直接与负载#1的正极、负极直接连接，或者如图2所示，第一AC/DC模块#1的第一输出端、第一输出端与第二AC/DC模块#2的第一输出端、第二输出端对应连接之后再与负载#1的正极、负极直接连接，在此不作限制，需要说明的是，该具体实施例以图1(a)结构为例，但是当高压直流多端口变换装置为图1(b)、图1(c)的结构时，输出相同等级电压的第一AC/DC模块3的输出端并联连接后与负载的供电端的正极、负极连接。
在一具体实施例中，如图3所示，DC/AC模块1为多个DC/AC变换器11构成的串联电路，其中，串联电路中的本级DC/AC变换器11的第一输入端均与上级DC/AC变换器11的第二输入端连接，串联电路中本级DC/AC变换器11的第二输入端均与下级DC/AC变换器11的第一输入端连接，串联电路中第一级DC/AC变换器11的第一输入端与高压直流正极连接，串联电路中最后一级DC/AC变换器11的第二输入端与高压直流负极连接，串联电路中每个DC/AC变换器11的第一输出端、第二输出端分别与多绕组变压器2的一个原边绕组的两端对应连接。
具体地，如图3所示，DC/AC模块1可以由一个或多个DC/AC变换器1111构成，当包含多个DC/AC变换器11时，DC/AC变换器#1的P端与高压直流正极连接，DC/AC变换器#1的n端与DC/AC变换器#2的p端连接，DC/AC变换器#2的n端与DC/AC变换器#3的p端连接，以此类推，DC/AC变换器#5的n端与DC/AC变换器#N的p端连接，DC/AC变换器#N的n端与高压直流负极连接。
需要说明的是，DC/AC变换器11的数量与第一AC/DC模块3和第二AC/DC模块4的数量的中和可以相等或不等，在此不作限制。
在一具体实施例中，DC/AC变换器11及第二AC/DC模块4均包括：半桥变换器、全桥变换器中的任意一种。
具体地，DC/AC变换器11及第二AC/DC模块4可以为如图4(a)~图4(g)所示，图4(a)~图4(e)的电路拓扑为单相半桥变换器，图4(d)、图4(e)的电路拓扑为三电平半桥变换器，图4(f)~图4(g)的电路拓扑为单相全桥变换器，需要说明的是，如图4(a)~图4(g)所示的电路拓扑均用于举例，但并不以此为限制。
在一具体实施例中，如图5(a)及图5(b)所示，第一AC/DC模块3由第一AC/DC变换器31、第二AC/DC变换器32、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3构成，其中，第一AC/DC变换器31的正极输入端、负极输入端与多绕组变压器2的一个副边绕组的两端连接，第二AC/DC变换器32的正极输入端、负极输入端与多绕组变压器2的一个副边绕组的两端连接；第一AC/DC变换器31的正极输出端分别与第一电容C1的第一端、第二电容C2的第一端连接，第一AC/DC变换器31的负极输出端分别与第二AC/DC变换器32的正极输出端、第一电容C1的第二端、第三电容C3的第一端连接；第二AC/DC变换器32的负极输出端分别与第三电容C3的第二端、第二电容C2的第二端连接；第二电容C2的第一端、第二端分别相应电压等级的负载供电端的正极、负极连接，或者第二电容C2的第一端、第二端分别与其他输出相同等级电压的第一AC/DC模块3中的第二电容C2的第一端、第二端并联连接后与负载的供电端的正极、负极连接。
具体地，第一AC/DC模块3的全电压调节范围为负载有效工作电压的上限电压与下限电压之差，第一AC/DC变换器31用于宽功率范围精细化调整输出电压，则第一AC/DC变换器31与第二AC/DC变换器32串联后为负载供电，即二者的输出电压之和为负载的供电电压，并且通过调节第一AC/DC变换器31与第二AC/DC变换器32的输出电压，可以扩大输出电压范围，从而满足待供电负载有效工作电压范围。
在一具体实施例中，如图6(a)及图6(b)所示，第一AC/DC模块3由第一AC/DC变换器31、第二AC/DC变换器32、DC/DC变换器33、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4及电感L构成，其中，第一AC/DC变换器31的正极输入端、负极输入端与多绕组变压器2的一个副边绕组的两端连接，第二AC/DC变换器32的正极输入端、负极输入端与多绕组变压器2的一个副边绕组的两端连接；第一AC/DC变换器31的正极输出端分别与第一电容C1的第一端、DC/DC变换器33的正极输入端连接，第一AC/DC变换器31的负极输出端分别与第一电容C1的第二端、DC/DC变换器33的负极输入端连接；DC/DC变换器33的正极输出端与电感L的第一端连接，DC/DC变换器33的负极输出端分别与第四电容C4的第一端、第三电容C3的第一端、第二AC/DC变换器32的正极输出端连接；第二AC/DC变换器32的负极输出端分别与第三电容C3的第二端、第二电容C2的第二端连接；电感L的第二端与第四电容C4的第二端连接、第二电容C2的第一端连接；第二电容C2的第一端、第二端分别相应电压等级的负载供电端的正极、负极连接，或者第二电容C2的第一端、第二端分别与其他输出相同等级电压的第一AC/DC模块3中的第二电容C2的第一端、第二端并联连接后与负载的供电端的正极、负极连接。
具体地，第一AC/DC模块3的全电压调节范围为负载有效工作电压的上限电压与下限电压之差，第一AC/DC变换器31用于宽功率范围精细化调整输出电压，例如：负载有效工作电压范围为450V~500V，则第一AC/DC变换器31固定输出50V直流电，DC/DC变换器33输出的电压范围为0~50V，第二AC/DC变换器32固定输出450V直流电，则第二AC/DC变换器32与DC/DC变换器33串联后输出的供电电压的范围即为450V~500V，从而满足待供电负载有效工作电压范围。
在一具体实施例中，通过与第一AC/DC模块3所连接的多绕组变压器2的绕组的匝数比，调节第一AC/DC变换器31、第二AC/DC变换器32的输出电压。
具体地，本发明实施例的与第一AC/DC模块3所连接的多绕组变压器2的绕组的匝数比可以固定或者可变，当匝数比固定时，可以通过调节两个副边绕组的匝数或调节DC/DC变换器33内部器件的占空比等参数，调节供电电压范围。当匝数比可变时，可以通过调节三个绕组的匝数或调节DC/DC变换器33内部器件的占空比等参数，调节供电电压范围，其中内部器件不限于IGBT、MOSFET等可控开关器件。
在一具体实施例中，第一AC/DC变换器31、第二AC/DC变换器32均为二极管不控型整流器、晶闸管半控型整流器、PWM全控型整流器、同步整流技术实现的整流器中的任意一种整流器。
具体地，本发明实施例的第一AC/DC变换器31、第二AC/DC变换器32可以为同种类型的整流器，也可以为不同种类型的整流器，整流器的类型包括：图7(a)的二极管不控型整流器，图7(b)的晶闸管半控型整流器，图7(c)的PWM全控型整流器，图7(d)的同步整流技术实现的典型整流器，但仅以此举例，并不以此为限制。
需要说明的是，图7(c)的PWM全控型整流器中的全控开关器件仅以IGBT举例，但还可以为其他全控开关器件，图7(d)的同步整流技术实现的典型整流器中的开关器件以MOS管举例，但还可以为其他可控开关器件，在此不作限制。
在一具体实施例中，DC/DC变换器33为升压型DC-DC变换器、降压型DC-DC变换器、升降压型DC-DC变换器、采用同步整流技术的DC-DC变换器中的任意一种变换器。
具体地，本发明实施例的DC/DC变换器33可以为如图8(a)所示的升压型DC-DC变换器，即Boost变换器，或者可以为如图8(b)所示的降压型DC-DC变换器，即Buck变换器，或者可以为如图8(c)所示的升降压DC-DC变换器，即Buck-Boost变换器，或者可以为如图8(d)所示的同步整流型DC-DC变换器。
具体地，本发明实施例通过调整DC-DC变换器内的开关器件的占空比（或开关频率）调节其输出电压，需要说明的是图8(a)~图8(d)所示的电路均用于举例，DC/DC变换器33还可以为其他具有直流转直流的功能的变换器，例如：Cuk变换器。
实施例2
本发明实施例提供一种高压直流变压系统，包括：两个或两个以上实施例1的高压直流变压器。
具体地，全部DC/AC模块1的输入端串联连接：本级DC/AC模块1的第一输入端均与上级DC/AC模块1的第二输入端连接，本级DC/AC模块1的第二输入端均与下级DC/AC模块1的第一输入端连接，第一级DC/AC模块1的第一输入端与高压直流正极连接，最后一级DC/AC模块1的第二输入端与高压直流负极连接。
具体地，输出相同等级电压的第一AC/DC模块3的第一输出端并联连接后与相应负载供电端的正极连接，输出相同等级电压的第一AC/DC模块3的第二输出端并联连接后与相应负载供电端的负极连接。
具体地，输出相同等级电压的第二AC/DC模块4的第一输出端与同一公共直流母线的正极连接，输出相同等级电压的第二AC/DC的第二输出端与同一公共直流母线的负极连接。
现以如图9所示的高压直流多端口变换系统为例，其中，高压直流多端口变换系统包括高压直流多端口变换装置#1~高压直流多端口变换装置#N，高压直流多端口变换装置#1包括DC/AC变换器#11~DC/AC变换器#1n、第一AC/DC模块#11~第一AC/DC模块#1k、第二AC/DC模块#11~第二AC/DC模块#1m，高压直流多端口变换装置#nN包括DC/AC变换器#N1~DC/AC变换器#Nn、第一AC/DC模块#N1~第一AC/DC模块#Nk、第二AC/DC模块#N1~第二AC/DC模块#Nm。
需要说明的是，每个高压直流多端口变换装置的DC/AC变换器11的数量可以相等或不等，第一AC/DC模块3的数量可以相等或不等，第二AC/DC模块4的数量可以相等或不等，在此不作限制。
图9中，高压直流多端口变换装置#1的DC/AC变换器#11的p端与高压直流正极连接，DC/AC变换器#11的n端与DC/AC变换器#12的p端连接，DC/AC变换器#12的n端与DC/AC变换器#13的p端连接，以此类推，DC/AC变换器#1n-1的n端与DC/AC变换器#1n的p端连接，DC/AC变换器#1n的n端与高压直流多端口变换装置#2的DC/AC变换器#21的p端连接，DC/AC变换器#21的n端与DC/AC变换器#22的p端连接，DC/AC变换器#22的n端与DC/AC变换器#23的p端连接，以此类推，DC/AC变换器#2n-1的n端与DC/AC变换器#2n的p端连接，DC/AC变换器#2n的n端与高压直流多端口变换装置#3的DC/AC变换器#31的p端连接，以此类推，DC/AC#Nn-1的n端与DC/AC#N的p端连接，DC/AC#Nn的n端与高压直流负极连接。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种高压直流变压器，其特征在于，包括：DC/AC模块、多绕组变压器、第一AC/DC模块和/或第二AC/DC模块，所述DC/AC模块包括总输入正极、总输入负极、多组输出端，其中，
所述DC/AC模块的总输入正极与高压直流正极连接，所述DC/AC模块的总输入负极与高压直流负极连接，所述DC/AC模块的每组输出端与所述多绕组变压器的一个原边绕组的两个输入端连接，所述DC/AC模块用于将高压直流电转换为中低频交流电；
所述第一AC/DC模块的第一组输入端与所述多绕组变压器的一个绕组的两端连接，所述第一AC/DC模块的第二组输入端与所述多绕组变压器的另一个绕组的两端连接，所述第一AC/DC模块的第一输出端、第二输出端分别与相应电压等级的负载供电端的正极、负极连接，所述第一AC/DC模块用于将中低频交流电转换为直流电，为相应电压等级的负载供电；
所述第一AC/DC模块内部由一个或多个电压变换器构成，通过调整电压变换器的输出电压，以使得第一AC/DC模块的输出电压范围为负载有效工作电压的上限电压与下限电压之差；
所述第二AC/DC模块的第一输入端、第二输入端分别与所述多绕组变压器的一个副边绕组的第一输出端、第二输出端对应连接，所述第二AC/DC的第一输出端、第二输出端分别与相应电压等级的公共直流母线的正极、负极连接，所述第二DC/DC模块用于将中低频交流电转换为直流电，为相应电压等级的公共直流母线供电。
2.根据权利要求1所述的高压直流变压器，其特征在于，当所述第一AC/DC模块为两个或两个以上时，输出相同等级电压的第一AC/DC模块的两个输出端对应并联连接后，分别与负载的供电端的正极、负极连接。
3.根据权利要求1所述的高压直流变压器，其特征在于，所述DC/AC模块为多个DC/AC变换器构成的串联电路，其中，
串联电路中的本级DC/AC变换器的第一输入端均与上级DC/AC变换器的第二输入端连接，串联电路中本级DC/AC变换器的第二输入端均与下级DC/AC变换器的第一输入端连接，串联电路中第一级DC/AC变换器的第一输入端与高压直流正极连接，串联电路中最后一级DC/AC变换器的第二输入端与高压直流负极连接，串联电路中每个DC/AC变换器的第一输出端、第二输出端分别与多绕组变压器的一个原边绕组的两端对应连接。
4.根据权利要求3所述的高压直流变压器，其特征在于，所述DC/AC变换器及第二AC/DC模块均包括：半桥变换器、全桥变换器中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的高压直流变压器，其特征在于，所述第一AC/DC模块由第一AC/DC变换器、第二AC/DC变换器、第一电容、第二电容、第三电容构成，其中，
所述第一AC/DC变换器的正极输入端、负极输入端与所述多绕组变压器的一个副边绕组的两端连接，所述第二AC/DC变换器的正极输入端、负极输入端与所述多绕组变压器的一个副边绕组的两端连接；
所述第一AC/DC变换器的正极输出端分别与所述第一电容的第一端、第二电容的第一端连接，所述第一AC/DC变换器的负极输出端分别与所述第二AC/DC变换器的正极输出端、第一电容的第二端、第三电容的第一端连接；
所述第二AC/DC变换器的负极输出端分别与所述第三电容的第二端、第二电容的第二端连接；
所述第二电容的第一端、第二端分别相应电压等级的负载供电端的正极、负极连接，或者所述第二电容的第一端、第二端分别与其他输出相同等级电压的第一AC/DC模块中的第二电容的第一端、第二端并联连接后与负载的供电端的正极、负极连接。
6.根据权利要求1所述的高压直流变压器，其特征在于，所述第一AC/DC模块由第一AC/DC变换器、第二AC/DC变换器、DC/DC变换器、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容及电感构成，其中，
所述第一AC/DC变换器的正极输入端、负极输入端与所述多绕组变压器的一个副边绕组的两端连接，所述第二AC/DC变换器的正极输入端、负极输入端与所述多绕组变压器的一个副边绕组的两端连接；
所述第一AC/DC变换器的正极输出端分别与所述第一电容的第一端、所述DC/DC变换器的正极输入端连接，所述第一AC/DC变换器的负极输出端分别与所述第一电容的第二端、所述DC/DC变换器的负极输入端连接；
所述DC/DC变换器的正极输出端与所述电感的第一端连接，所述DC/DC变换器的负极输出端分别与所述第四电容的第一端、所述第三电容的第一端、所述第二AC/DC变换器的正极输出端连接；
所述第二AC/DC变换器的负极输出端分别与所述第三电容的第二端、所述第二电容的第二端连接；
所述电感的第二端与所述第四电容的第二端连接、所述第二电容的第一端连接；
所述第二电容的第一端、第二端分别相应电压等级的负载供电端的正极、负极连接，或者所述第二电容的第一端、第二端分别与其他输出相同等级电压的第一AC/DC模块中的第二电容的第一端、第二端并联连接后与负载的供电端的正极、负极连接。
7.根据权利要求5或6任一项所述的高压直流变压器，其特征在于，所述第一AC/DC变换器、所述第二AC/DC变换器均为二极管不控型整流器、晶闸管半控型整流器、PWM全控型整流器、同步整流技术实现的整流器中的任意一种整流器。
8.根据权利要求5或6任一项所述的高压直流变压器，其特征在于，所述DC/DC变换器为升压型DC-DC变换器、降压型DC-DC变换器、升降压型DC-DC变换器、采用同步整流技术的DC-DC变换器中的任意一种变换器。
9.一种高压直流变压系统，其特征在于，包括：两个或两个以上权利要求1-8任一项所述的高压直流变压器，其中，
全部DC/AC模块的输入端串联连接：本级DC/AC模块的第一输入端均与上级DC/AC模块的第二输入端连接，本级DC/AC模块的第二输入端均与下级DC/AC模块的第一输入端连接，第一级DC/AC模块的第一输入端与高压直流正极连接，最后一级DC/AC模块的第二输入端与高压直流负极连接；
输出相同等级电压的第一AC/DC模块的第一输出端并联连接后与相应负载供电端的正极连接，输出相同等级电压的第一AC/DC模块的第二输出端并联连接后与相应负载供电端的负极连接；
输出相同等级电压的第二AC/DC模块的第一输出端与同一公共直流母线的正极连接，输出相同等级电压的第二AC/DC的第二输出端与同一公共直流母线的负极连接。
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