CN114844361A - 一种高压直流多端口变换装置及系统 - Google Patents

一种高压直流多端口变换装置及系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114844361A
CN114844361A CN202210387681.6A CN202210387681A CN114844361A CN 114844361 A CN114844361 A CN 114844361A CN 202210387681 A CN202210387681 A CN 202210387681A CN 114844361 A CN114844361 A CN 114844361A
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
diode
voltage
direct current
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210387681.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114844361B (zh
Inventor
邓占锋
慕小斌
陈国富
赵国亮
王翔
马明媛
李卫国
刘海军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Smart Grid Research Institute Co ltd
Original Assignee
State Grid Smart Grid Research Institute Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Smart Grid Research Institute Co ltd filed Critical State Grid Smart Grid Research Institute Co ltd
Priority to CN202210387681.6A priority Critical patent/CN114844361B/zh
Publication of CN114844361A publication Critical patent/CN114844361A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114844361B publication Critical patent/CN114844361B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/36—Arrangements for transfer of electric power between ac networks via a high-tension dc link
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33571—Half-bridge at primary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33573—Full-bridge at primary side of an isolation transformer
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/60—Arrangements for transfer of electric power between AC networks or generators via a high voltage DC link [HVCD]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高压直流多端口变换装置及系统，装置包括：多绕组变压器原边与DC/AC模块连接，多绕组变压器的副边绕组包括双端绕组及三端绕组，其中三端绕组的中间段为中心抽头，三端绕组与第一AC/DC模块，两端绕组与第二AC/DC模块连接，其中，DC/AC模块将高压直流转换为中低频交流，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，并且通过调整中心抽头的位置，使得负荷端口电压可根据负荷的特性灵活调节，相较于传统技术，减少了变换环节，提升了变换效率。

Description

一种高压直流多端口变换装置及系统
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多端口变换装置及系统。
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，现有装置高压侧的变换(也称第一级变换)方式，通常采用功率半导体器件以器件串联或电路串联的形式构建成一个或多个DC/AC电路，将直流变换成中高频交流，经中高频隔离变压器变压之后，在低压侧经AC/DC整流变换(也称第二级变换)，将交流整流成直流后以串联或者并联的形式构建出一个固定电压的公共直流母线，再经一个或者多个DC/DC变换(也称第三级变换，输出电压灵活可调)之后给一个或多个负荷进行供电。因此，这种多级变换的方式存在变换装置环节多、损耗大、控制复杂等问题，较难实现对负荷的高压直接供电以及变换效率的提升。
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、控制复杂的缺陷，从而提供一种高压直流多端口变换装置及系统。
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多端口变换装置，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模块的第一输入端、第二输入端、第三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、中心抽头对应连接，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，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输出端口的正极、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模块包括：第一电力电子开关器件、第二电力电子开关器件、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、电容，其中，第一电力电子开关器件的第一端分别与多绕组变压器的一个副边绕组的第一端、第一二极管的阳极连接，第一电力电子开关器件的第二端与第二二极管的阳极连接；第二二极管的阴极分别与该副边绕组的中心抽头、第三二极管的阴极连接；第三二极管的阳极与第二电力电子开关器件的第二端连接；第二电力电子器件的第一端分别与该副边绕组的第二端、第四二极管的阳极连接；第四二极管的阴极与第一二极管的阴极、电容的第一端连接；电容的第二端与第二二极管的阴极连接，电容电压为第一AC/DC模块的输出电压。
在一实施例中，第一AC/DC模块包括：第一电力电子开关器件、第二电力电子开关器件、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、电容，其中，第一电力电子开关器件的第一端分别与第一二极管的阳极、第一二极管的阴极连接，第一电力电子开关器件的第二端分别与第二电力电子开关器件的第二端、多绕组变压器的一个副边绕组的中心抽头、电容的第二端连接；第二二极管的阳极与该副边绕组的第一端连接；第一二极管的阴极与电容的第一端连接；第二电力电子开关器件的第一端分别与第三二极管的阴极、第四二极管的阳极连接；第三二极管的阳极与该副边绕组的第二端连接；第四二极管的阴极与电容的第一端连接；电容电压为第一AC/DC模块的输出电压。
在一实施例中，多绕组变压器为隔离变压器。
在一实施例中，多绕组变压器的每组绕组的变比相同或不同。
第二方面，本发明实施例提供一种高压直流多端口变换系统，包括：两个或两个以上第一方面的高压直流多端口变换装置，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输出端口的正极连接，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输出端口的负极连接。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的高压直流多端口变换装置及系统，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绕组包括双端绕组及三端绕组，其中三端绕组的中间段为中心抽头，三端绕组与第一AC/DC模块，两端绕组与第二AC/DC模块连接，其中，DC/AC模块将高压直流转换为中低频交流，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，并且通过调整中心抽头的位置，使得负荷端口电压可根据负荷的特性灵活调节，相较于传统技术，减少了变换环节，提升了变换效率。
2.本发明提供的高压直流多端口变换系统，每个通过高压直流多端口变换装置通过串联输入、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多端口变换装置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多端口变换装置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多端口变换装置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)～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为本发明实施例提供的高压直流多端口变换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多端口变换装置，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模块包括总输入正极、总输入负极、多组输出端，其中变压器原边绕组与复变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。
具体地，本发明实施例的DC/AC模块由多个逆变器构成，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变压器的电磁效应后，与其对应的第一AC/DC模块和第二AC/DC模块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模块的第一输入端、第二输入端、第三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、中心抽头对应连接，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。
具体地，本发明实施例的第一AC/DC模块的第三输入端与变压器的中心抽头连接，通过改变中心抽头的位置、变压器变比即可改变第一AC/DC模块的供电电压，而不用通过在AC/DC模块后级与DC/DC变换器连接，改变供电电压，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。
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，本发明实施例的第二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输出端口的正极、负极连接。
具体地，本发明实施例的公共直流输出端口数量可以为一个或多个，其中，当数量为多个时，每个公共直流输出端口可以输出不同等级供电电压，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，公共直流输出端口#1～公共直流输出端口#H可以输出不同直流电压。
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，如图2所示，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。
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。
具体地，如图3所示，DC/AC模块可以由一个或多个DC/AC变换器构成，当包含多个DC/AC变换器时，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变换器的数量与第一AC/DC模块和第二AC/DC模块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。
具体地，DC/AC变换器及第二AC/DC模块可以为如图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，第一AC/DC模块包括：第一电力电子开关器件S1、第二电力电子开关器件S2、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、电容C，基于上述元器件，本发明实施例的第一AC/DC模块有两种电路拓扑，如图5(a)及图5(b)所示。
如图5(a)所示，第一电力电子开关器件的第一端分别与多绕组变压器的一个副边绕组的第一端、第一二极管的阳极连接，第一电力电子开关器件的第二端与第二二极管的阳极连接；第二二极管的阴极分别与该副边绕组的中心抽头、第三二极管的阴极连接；第三二极管的阳极与第二电力电子开关器件的第二端连接；第二电力电子器件的第一端分别与该副边绕组的第二端、第四二极管的阳极连接；第四二极管的阴极与第一二极管的阴极、电容的第一端连接；电容的第二端与第二二极管的阴极连接，电容电压为第一AC/DC模块的输出电压。
如图5(b)所示，第一电力电子开关器件的第一端分别与第一二极管的阳极、第一二极管的阴极连接，第一电力电子开关器件的第二端分别与第二电力电子开关器件的第二端、多绕组变压器的一个副边绕组的中心抽头、电容的第二端连接；第二二极管的阳极与该副边绕组的第一端连接；第一二极管的阴极与电容的第一端连接；第二电力电子开关器件的第一端分别与第三二极管的阴极、第四二极管的阳极连接；第三二极管的阳极与该副边绕组的第二端连接；第四二极管的阴极与电容的第一端连接；电容电压为第一AC/DC模块的输出电压。
需要说明的是，本发明实施例的第二AC/DC模块不仅限于图5(a)及图5(b)所示的拓扑结构，还可以为其他具有直流转交流功能的逆变结构。
实施例2
本发明实施例提供一种高压直流多端口变换系统，包括：两个或两个以上实施例1的高压直流多端口变换装置。
具体地，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。
具体地，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。
具体地，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输出端口的正极连接，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输出端口的负极连接。
现以如图6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变换器的数量可以相等或不等，第一AC/DC模块的数量可以相等或不等，第二AC/DC模块的数量可以相等或不等，在此不作限制。
图6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)

1.一种高压直流多端口变换装置，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模块的第一输入端、第二输入端、第三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、中心抽头对应连接，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输出端口的正极、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所述的高压直流多端口变换装置，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所述的高压直流多端口变换装置，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所述的高压直流多端口变换装置，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3所述的高压直流多端口变换装置，其特征在于，所述第一AC/DC模块包括：第一电力电子开关器件、第二电力电子开关器件、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、电容，其中，
所述第一电力电子开关器件的第一端分别与所述多绕组变压器的一个副边绕组的第一端、第一二极管的阳极连接，所述第一电力电子开关器件的第二端与所述第二二极管的阳极连接；
所述第二二极管的阴极分别与该副边绕组的中心抽头、所述第三二极管的阴极连接；
所述第三二极管的阳极与所述第二电力电子开关器件的第二端连接；
所述第二电力电子器件的第一端分别与该副边绕组的第二端、所述第四二极管的阳极连接；
所述第四二极管的阴极与所述第一二极管的阴极、所述电容的第一端连接；
所述电容的第二端与所述第二二极管的阴极连接，所述电容电压为第一AC/DC模块的输出电压。
6.根据权利要求3所述的高压直流多端口变换装置，其特征在于，所述第一AC/DC模块包括：第一电力电子开关器件、第二电力电子开关器件、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、电容，其中，
所述第一电力电子开关器件的第一端分别与所述第一二极管的阳极、第一二极管的阴极连接，所述第一电力电子开关器件的第二端分别与所述第二电力电子开关器件的第二端、所述多绕组变压器的一个副边绕组的中心抽头、所述电容的第二端连接；
所述第二二极管的阳极与所述该副边绕组的第一端连接；
所述第一二极管的阴极与所述电容的第一端连接；
所述第二电力电子开关器件的第一端分别与所述第三二极管的阴极、第四二极管的阳极连接；
所述第三二极管的阳极与该副边绕组的第二端连接；
所述第四二极管的阴极与所述电容的第一端连接；
所述电容电压为第一AC/DC模块的输出电压。
7.根据权利要求1所述的高压直流多端口变换装置，其特征在于，所述多绕组变压器为隔离变压器。
8.根据权利要求1所述的高压直流多端口变换装置，其特征在于，所述多绕组变压器的每组绕组的变比相同或不同。
9.一种高压直流多端口变换系统，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多端口变换装置，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输出端口的正极连接，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输出端口的负极连接。
CN202210387681.6A 2022-04-13 2022-04-13 一种高压直流多端口变换装置及系统 Active CN114844361B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210387681.6A CN114844361B (zh) 2022-04-13 2022-04-13 一种高压直流多端口变换装置及系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210387681.6A CN114844361B (zh) 2022-04-13 2022-04-13 一种高压直流多端口变换装置及系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114844361A true CN114844361A (zh) 2022-08-02
CN114844361B CN114844361B (zh) 2024-08-06

Family

ID=82563021

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210387681.6A Active CN114844361B (zh) 2022-04-13 2022-04-13 一种高压直流多端口变换装置及系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114844361B (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101521460A (zh) * 2009-04-10 2009-09-02 华中科技大学 一种多路输出直流-直流变换器
CN103248231A (zh) * 2013-04-02 2013-08-14 浙江大学 多相均流控制的并联调整电路及控制方法
KR20150109844A (ko) * 2014-03-21 2015-10-02 주식회사 에이디텍 교류-직류 변환 장치
CN106452084A (zh) * 2016-10-18 2017-02-22 北京交通大学 一种适用高压大功率辅助变流器的前级高频dc‑dc变换器
CN109302071A (zh) * 2018-10-18 2019-02-01 南京航空航天大学 一种全波有源整流型llc谐振变换器及其控制策略
CN112217408A (zh) * 2020-09-30 2021-01-12 阳光电源股份有限公司 一种级联式多端口变换器及三相中压输入系统
CN113904555A (zh) * 2020-07-06 2022-01-07 南京南瑞继保电气有限公司 电力电子变压器的功率模组电路及电力电子变压器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101521460A (zh) * 2009-04-10 2009-09-02 华中科技大学 一种多路输出直流-直流变换器
CN103248231A (zh) * 2013-04-02 2013-08-14 浙江大学 多相均流控制的并联调整电路及控制方法
KR20150109844A (ko) * 2014-03-21 2015-10-02 주식회사 에이디텍 교류-직류 변환 장치
CN106452084A (zh) * 2016-10-18 2017-02-22 北京交通大学 一种适用高压大功率辅助变流器的前级高频dc‑dc变换器
CN109302071A (zh) * 2018-10-18 2019-02-01 南京航空航天大学 一种全波有源整流型llc谐振变换器及其控制策略
CN113904555A (zh) * 2020-07-06 2022-01-07 南京南瑞继保电气有限公司 电力电子变压器的功率模组电路及电力电子变压器
CN112217408A (zh) * 2020-09-30 2021-01-12 阳光电源股份有限公司 一种级联式多端口变换器及三相中压输入系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN114844361B (zh) 2024-08-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7440300B2 (en) Transformerless power conversion circuit for grid-connected power generation systems
US20190052177A1 (en) Power electronic conversion unit and system
CN109067218B (zh) 一种基于多电平子模块的固态变压器拓扑构造方法
US20230163675A1 (en) Power supply system
CN114665716A (zh) 一种高压直流变压器及系统
WO2018107506A1 (zh) 直流-直流变换设备
CN102904420A (zh) 多端口变流器
CN115362610A (zh) 具有多个lvdc输出的sst系统
CN114362335A (zh) 应用于固态变压器的电源转换架构及相应的充电系统
CN106803719B (zh) 无桥臂电抗器的高压模块化多电平隔离型直流变压器
CN112910302A (zh) 一种电能路由器及电能路由器控制方法
CN114844361B (zh) 一种高压直流多端口变换装置及系统
US20200412273A1 (en) Cascaded modular multilevel converter for medium-voltage power electronics systems
CN116566232A (zh) 一种电平变换电路、逆变器及其储能系统
Xiang et al. The resonant modular multilevel DC converters for high step-ratio and low step-ratio interconnection in MVDC distribution network
CN209994280U (zh) 一种自动均压电路
CN107257206B (zh) 一种三端直流变压器
CN112332683A (zh) 一种基于方波变换器的电力电子变压器
CN108923664B (zh) 三相输入单相输出频率变换器及控制方法
EP3806303A1 (en) Alternating capacitor step-down dc/dc converter
TWI749806B (zh) 應用於固態變壓器之電源轉換架構及具有該電源轉換架構之充電系統
CN113193760A (zh) 一种带储能装置的电力电子变压器
EP4270748A1 (en) Inverter with scalable dc/dc voltage boost converter
CN118713161B (zh) 基于三相-单相的混合拓扑贯通供电系统和设计方法
CN214707170U (zh) 一种能量路由器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant