本申請涉及變壓器，尤其涉及一種串并聯(lián)型直流變壓器及其工作運行方法和終端設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、直流變壓器包括多種拓撲結(jié)構(gòu)，從技術(shù)路線上直流變壓器主要分為隔離型和非隔離型兩大類型。隔離型直流變壓器通常利用工頻變壓器實現(xiàn)一次側(cè)與二次側(cè)的電氣隔離和能量傳遞。此隔離型直流變壓器需要經(jīng)過“直-交-直”的多級能量變換，傳輸效率較低，且體積龐大。

2、非隔離型直流變壓器主要采用模塊化多電平的結(jié)構(gòu)，省去了交流連接變壓器，效率更高，但是非隔離型直流變壓器的子模塊結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工作模式繁多，調(diào)制方法和控制策略設(shè)計難度大，工作可靠性較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請實施例提供了一種串并聯(lián)型直流變壓器及其工作運行方法和終端設(shè)備，用于解決現(xiàn)有非隔離型直流變壓器存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜和可靠性低的技術(shù)問題。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本申請實施例提供如下技術(shù)方案：

3、一方面，提供了一種串并聯(lián)型直流變壓器，包括輸入端、輸出端和在所述輸入端與所述輸出端之間級聯(lián)連接有n個電壓變換模塊，每個所述電壓變換模塊與所述輸入端并聯(lián)連接且用于吸收所述輸入端輸入的電能，每個所述電壓變換模塊與所述輸出端串聯(lián)連接且用于通過所述輸出端釋放電能；所述輸出端用于根據(jù)所述電壓變換模塊的數(shù)量n輸出n倍所述輸入端的電壓。

4、優(yōu)選地，該串并聯(lián)型直流變壓器包括直流電容，所述直流電容并聯(lián)連接在末個所述電壓變換模塊與所述輸出端之間。

5、優(yōu)選地，每個所述電壓變換模塊包括諧振支路和與所述諧振支路連接的控制開關(guān)單元，所述控制開關(guān)單元包括用于控制所述諧振支路進行充放電的開關(guān)管對和用于限制電流方向的半導(dǎo)體元件，所述諧振支路用于傳輸電能；其中，所述諧振支路的諧振周期小于所述控制開關(guān)單元的開關(guān)周期，以讓所述控制開關(guān)單元反向恢復(fù)運行。

6、優(yōu)選地，所述諧振支路包括諧振電感與所述諧振電感連接的諧振電容，所述開關(guān)管對包括上開關(guān)管和下開關(guān)管，所述上開關(guān)管的第一端和所述下開關(guān)管的第一端與控制模塊連接，所述上開關(guān)管的第二端與所述輸入端的正極連接端連接，所述上開關(guān)管的第三端與所述諧振電感連接且作為所述電壓變換模塊的第一連接端，所述下開關(guān)管的第三端分別與所述諧振電容和所述半導(dǎo)體元件的第一端連接，所述下開關(guān)管的第二端與相鄰所述電壓變換模塊的第一連接端連接，所述半導(dǎo)體元件的第二端與所述輸入端的負極連接端連接；其中，首個所述電壓變換模塊的第一連接端還與所述輸出端的正極連接端連接，末個所述電壓變換模塊中所述下開關(guān)管的第二端與所述輸出端的負極連接端連接。

7、優(yōu)選地，所述上開關(guān)管和所述下開關(guān)管均為晶閘管，所述晶閘管的控制極作為所述上開關(guān)管的第一端和所述下開關(guān)管的第一端，所述晶閘管的陽極作為所述上開關(guān)管的第二端和所述下開關(guān)管的第二端，所述晶閘管的陰極作為所述上開關(guān)管的第三端和所述下開關(guān)管的第三端；和/或，所述半導(dǎo)體元件為二極管，所述二極管的陽極作為所述半導(dǎo)體元件的第一端，所述二極管的陰極作為所述半導(dǎo)體元件的第二端。

8、又一方面，提供了一種串并聯(lián)型直流變壓器的運行工作方法，應(yīng)用于上述所述的串并聯(lián)型直流變壓器上，該運行工作方法包括以下步驟：

9、實時獲取所述串并聯(lián)型直流變壓器的運行周期時間；

10、根據(jù)所述運行周期時間確定所述串并聯(lián)型直流變壓器的工作模式，所述工作模式包括第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式和第四工作模式；

11、根據(jù)所述工作模式控制所述串并聯(lián)型直流變壓器的運行。

12、優(yōu)選地，根據(jù)所述運行周期時間確定所述串并聯(lián)型直流變壓器的工作模式包括：

13、若所述運行周期時間大于0且不小于第一時間，則所述工作模式為所述第一工作模式；

14、若所述運行周期時間大于所述第一時間且不小于第二時間，則所述工作模式為所述第二工作模式；

15、若所述運行周期時間大于所述第二時間且不小于第三時間，則所述工作模式為所述第三工作模式；

16、若所述運行周期時間大于所述第三時間且不小于第四時間，則所述工作模式為所述第四工作模式。

17、優(yōu)選地，根據(jù)所述工作模式控制所述串并聯(lián)型直流變壓器的運行包括：

18、若所述工作模式為所述第一工作模式，則控制所述串并聯(lián)型直流變壓器中所有電壓變換模塊的上開關(guān)管導(dǎo)通，所述串并聯(lián)型直流變壓器的輸入端與每個所述電壓變換模塊的上開關(guān)管、諧振支路和半導(dǎo)體元件構(gòu)成第一諧振回路；

19、若所述工作模式為所述第二工作模式，所述諧振支路的電流為0，所述諧振支路中諧振電容的電壓保持在電壓最大值不變，則每個所述電壓變換模塊中所述諧振支路的電壓大于所述輸入端的輸入電壓，所有所述電壓變換模塊的上開關(guān)管承受反向壓降，控制所有所述上開關(guān)管和下開關(guān)管均關(guān)斷；

20、若所述工作模式為所述第三工作模式，則控制所有所述下開關(guān)管導(dǎo)通，所述串并聯(lián)型直流變壓器的直流電容與所有所述下開關(guān)管和所述諧振支路構(gòu)成第二諧振回路；

21、若所述工作模式為所述第四工作模式，所述諧振支路的電流保持為0，所述諧振支路中諧振電容的電壓保持在電壓最小值不變，則所有所述諧振支路的電壓之和小于所述直流電容的電容電壓，所有所述下開關(guān)管承受反向壓降，控制所有所述上開關(guān)管和所述下開關(guān)管均關(guān)斷。

22、優(yōu)選地，在所述第一工作模式中，所述第一諧振回路中諧振電容的電壓從電壓最小值逐漸升高至電壓最大值，所述諧振支路的電流從時間為0開始諧振至?xí)r間為第一時間諧振回到0，所述諧振支路的諧振電容吸收電能；和/或，在所述第三工作模式中，所述第二諧振回路中諧振電容的電壓從電壓最大值開始下降至電壓最小值，所述諧振支路的電流從第二時間0開始反向諧振至第三時間諧振回到0，所述諧振支路的諧振電容釋放電能。

23、再一方面，提供了一種終端設(shè)備，包括處理器以及存儲器；

24、所述存儲器，用于存儲程序代碼，并將所述程序代碼傳輸給所述處理器；

25、所述處理器，用于根據(jù)所述程序代碼中的指令執(zhí)行上述的串并聯(lián)型直流變壓器的運行工作方法

26、該串并聯(lián)型直流變壓器及其工作運行方法和終端設(shè)備，該串并聯(lián)型直流變壓器，包括輸入端、輸出端和在輸入端與輸出端之間級聯(lián)連接有n個電壓變換模塊，每個電壓變換模塊與輸入端并聯(lián)連接且用于吸收輸入端輸入的電能，每個電壓變換模塊與輸出端串聯(lián)連接且用于通過輸出端釋放電能；輸出端用于根據(jù)電壓變換模塊的數(shù)量n輸出n倍輸入端的電壓。

27、從以上技術(shù)方案可以看出，本申請具有以下優(yōu)點：該串并聯(lián)型直流變壓器由n個級聯(lián)連接的電壓變換模塊、輸入端和輸出端組成，其拓撲結(jié)構(gòu)簡單；采用電壓變換模塊與輸出端并聯(lián)吸收能量方式來均流，電壓變換模塊與輸入端串聯(lián)釋放能量方式來均壓，提高該串并聯(lián)型直流變壓器的運行可靠性，也更容易實現(xiàn)該串并聯(lián)型直流變壓器高變比和高電壓下的大功率傳輸能力，解決了現(xiàn)有非隔離型直流變壓器存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜和可靠性低的技術(shù)問題。

技術(shù)特征：

1.一種串并聯(lián)型直流變壓器，其特征在于，包括輸入端、輸出端和在所述輸入端與所述輸出端之間級聯(lián)連接有n個電壓變換模塊，每個所述電壓變換模塊與所述輸入端并聯(lián)連接且用于吸收所述輸入端輸入的電能，每個所述電壓變換模塊與所述輸出端串聯(lián)連接且用于通過所述輸出端釋放電能；所述輸出端用于根據(jù)所述電壓變換模塊的數(shù)量n輸出n倍所述輸入端的電壓。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串并聯(lián)型直流變壓器，其特征在于，包括直流電容，所述直流電容并聯(lián)連接在末個所述電壓變換模塊與所述輸出端之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的串并聯(lián)型直流變壓器，其特征在于，每個所述電壓變換模塊包括諧振支路和與所述諧振支路連接的控制開關(guān)單元，所述控制開關(guān)單元包括用于控制所述諧振支路進行充放電的開關(guān)管對和用于限制電流方向的半導(dǎo)體元件，所述諧振支路用于傳輸電能；其中，所述諧振支路的諧振周期小于所述控制開關(guān)單元的開關(guān)周期，以讓所述控制開關(guān)單元反向恢復(fù)運行。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的串并聯(lián)型直流變壓器，其特征在于，所述諧振支路包括諧振電感與所述諧振電感連接的諧振電容，所述開關(guān)管對包括上開關(guān)管和下開關(guān)管，所述上開關(guān)管的第一端和所述下開關(guān)管的第一端與控制模塊連接，所述上開關(guān)管的第二端與所述輸入端的正極連接端連接，所述上開關(guān)管的第三端與所述諧振電感連接且作為所述電壓變換模塊的第一連接端，所述下開關(guān)管的第三端分別與所述諧振電容和所述半導(dǎo)體元件的第一端連接，所述下開關(guān)管的第二端與相鄰所述電壓變換模塊的第一連接端連接，所述半導(dǎo)體元件的第二端與所述輸入端的負極連接端連接；其中，首個所述電壓變換模塊的第一連接端還與所述輸出端的正極連接端連接，末個所述電壓變換模塊中所述下開關(guān)管的第二端與所述輸出端的負極連接端連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的串并聯(lián)型直流變壓器，其特征在于，所述上開關(guān)管和所述下開關(guān)管均為晶閘管，所述晶閘管的控制極作為所述上開關(guān)管的第一端和所述下開關(guān)管的第一端，所述晶閘管的陽極作為所述上開關(guān)管的第二端和所述下開關(guān)管的第二端，所述晶閘管的陰極作為所述上開關(guān)管的第三端和所述下開關(guān)管的第三端；和/或，所述半導(dǎo)體元件為二極管，所述二極管的陽極作為所述半導(dǎo)體元件的第一端，所述二極管的陰極作為所述半導(dǎo)體元件的第二端。

6.一種串并聯(lián)型直流變壓器的運行工作方法，其特征在于，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-5任意一項所述的串并聯(lián)型直流變壓器上，該運行工作方法包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的串并聯(lián)型直流變壓器的運行工作方法，其特征在于，根據(jù)所述運行周期時間確定所述串并聯(lián)型直流變壓器的工作模式包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的串并聯(lián)型直流變壓器的運行工作方法，其特征在于，根據(jù)所述工作模式控制所述串并聯(lián)型直流變壓器的運行包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的串并聯(lián)型直流變壓器的運行工作方法，其特征在于，在所述第一工作模式中，所述第一諧振回路中諧振電容的電壓從電壓最小值逐漸升高至電壓最大值，所述諧振支路的電流從時間為0開始諧振至?xí)r間為第一時間諧振回到0，所述諧振支路的諧振電容吸收電能；和/或，在所述第三工作模式中，所述第二諧振回路中諧振電容的電壓從電壓最大值開始下降至電壓最小值，所述諧振支路的電流從第二時間0開始反向諧振至第三時間諧振回到0，所述諧振支路的諧振電容釋放電能。

10.一種終端設(shè)備，其特征在于，包括處理器以及存儲器；

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及一種串并聯(lián)型直流變壓器及其工作運行方法和終端設(shè)備，該串并聯(lián)型直流變壓器包括輸入端、輸出端和n個級聯(lián)連接的電壓變換模塊，每個電壓變換模塊與輸入端并聯(lián)連接且用于吸收輸入端輸入的電能，每個電壓變換模塊與輸出端串聯(lián)連接且用于通過輸出端釋放電能；輸出端用于根據(jù)電壓變換模塊的數(shù)量n輸出n倍輸入端的電壓。該串并聯(lián)型直流變壓器的拓撲結(jié)構(gòu)簡單，采用電壓變換模塊與輸出端并聯(lián)吸收能量方式來均流，電壓變換模塊與輸入端串聯(lián)釋放能量方式來均壓，提高該串并聯(lián)型直流變壓器的運行可靠性，也實現(xiàn)該串并聯(lián)型直流變壓器高變比和高電壓下的大功率傳輸能力，解決現(xiàn)有非隔離型直流變壓器存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜和可靠性低的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：岳菁鵬,顧浩瀚,黃振琳,蘇明章,蔡海青,安然然,李自帥,張子涵,楊仁炘,施剛,梁曉兵,伍文聰,陳智豪
受保護的技術(shù)使用者：廣東電網(wǎng)有限責任公司電力科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10