、當(dāng)子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)等于η時(shí)，生成用于導(dǎo)通橋臂內(nèi)所有子模塊SM的 脈沖信號(hào)其中，η為子模塊SM的總數(shù)。
[0096] 步驟S203、當(dāng)子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)等于0時(shí)，生成用于關(guān)斷橋臂內(nèi)所有子模塊SM的 脈沖信號(hào)。
[0097] 步驟S204、當(dāng)橋臂電流大于0且子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)不等于0和η時(shí)，生成用于在 橋臂內(nèi)導(dǎo)通相應(yīng)數(shù)量的電壓較低的子模塊SM的脈沖信號(hào)。
[0098] 步驟S205、若橋臂電流小于等于0且子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)不等于0和η時(shí)，生成用 于在橋臂內(nèi)導(dǎo)通相應(yīng)數(shù)量的電壓較高的子模塊SM的脈沖信號(hào)。
[0099] 在脈沖信號(hào)生成子模塊生成的脈沖信號(hào)控制下，第一 MMC換流閥和第二MMC換流 閥將輸出和輸入的第一交流電壓和第二交流電壓被調(diào)制成具有相應(yīng)的相角差，使得第二 MMC換流閥輸出的直流電壓追蹤設(shè)定電壓，設(shè)定電壓可以為高中低等級(jí)電壓，從而實(shí)現(xiàn)了輸 入直流電壓到輸出直流電壓之間的高中低電壓等級(jí)變換，例如高壓-中壓變換，低壓-高壓 變換。
[0100] 因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的直流-直流固態(tài)變壓器，采用模塊化多電平變換器進(jìn) 行電壓的逆變和整流，可以實(shí)現(xiàn)類似于交流變壓器的直流電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換，能量傳輸和電氣 隔離。并且可以根據(jù)輸入的直流電壓等級(jí)進(jìn)行模塊數(shù)量配置，直接并聯(lián)接入高壓直流電網(wǎng)， 無(wú)需改變現(xiàn)有高壓直流電網(wǎng)輸電系統(tǒng)配置。輸出端為級(jí)聯(lián)式模塊化多電平變流器拓?fù)?，?以根據(jù)輸出電壓進(jìn)行模塊數(shù)量配置。同時(shí)，輸入端和輸出端都采用相同的子模塊，方便維護(hù) 和冗余設(shè)計(jì)。并且基于控制兩個(gè)交流電壓源之間的相角關(guān)系從而控制傳輸功率P的大小和 方向的原理，通過(guò)控制第一 MMC換流閥輸出電壓和第二MMC換流閥輸入電壓之間的相角差 來(lái)穩(wěn)定第二MMC換流閥輸出電壓，使其達(dá)到設(shè)定的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)了輸入直流電壓和輸 出直流電壓間的高中低電壓等級(jí)變化。相對(duì)于現(xiàn)有的晶閘管串聯(lián)拓?fù)?，本發(fā)明實(shí)施例提供 的直流-直流固態(tài)變壓器體積小、重量輕，可靠性高，為不同電壓等級(jí)的直流電網(wǎng)互聯(lián)提供 了一個(gè)輕量化而可靠的解決方案。
[0101] 雖然本發(fā)明所公開的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采 用的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明所公開的精神和范圍的前提下，可以在實(shí)施的形式上及細(xì)節(jié)上作任何的修改與變化， 但本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種直流-直流固態(tài)變壓器，其特征在于，包括： 第一 MMC換流閥，其一端為直流輸入端，用于將直流輸入端輸入的直流電壓逆變?yōu)榈?一交流電壓后輸出； 變壓?jiǎn)卧漭斎肱c所述第一 MMC換流閥的輸出連接，用于對(duì)第一 MMC換流閥輸出的第 一交流電壓進(jìn)行幅值變化為第二交流電壓輸出； 第二MMC換流閥，其一端連接所述變壓?jiǎn)卧?，另一端為直流輸出端，用于將所述第二?流電壓整流為直流電壓后從直流輸出端輸出。2. 如權(quán)利要求1所述的直流-直流固態(tài)變壓器，其特征在于，所述直流-直流固態(tài)變壓 器還包括： 控制單元，其用于基于設(shè)定電壓生成具有相角差的第一調(diào)制波和第二調(diào)制波，以使得 所述第一交流電壓追蹤所述第一調(diào)制波，所述第二交流電壓追蹤所述第二調(diào)制波，從而使 得第二MMC換流閥輸出的直流電壓追蹤設(shè)定電壓。3. 如權(quán)利要求2所述的直流-直流固態(tài)變壓器，其特征在于，所述相角差是通過(guò)根據(jù)所 述設(shè)定電壓與所述第二MMC換流閥輸出的直流電壓的差值經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器得到的。4. 如權(quán)利要求2所述的直流-直流固態(tài)變壓器，其特征在于，所述相角差是通過(guò)根據(jù)所 述設(shè)定電壓與所述第二MMC換流閥輸出的直流電壓的差值經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)器得到的第一相角差 疊加上根據(jù)所述第二MMC換流閥輸出的功率在調(diào)節(jié)器的作用下形成的第二相角差得到的。5. 如權(quán)利要求4所述的變壓器，其特征在于，所述變壓?jiǎn)卧ǎ弘p繞組變壓器，所述 第一 MMC換流閥和所述第二MMC換流閥包括兩個(gè)橋臂，所述橋臂的中點(diǎn)分別連接所述雙繞 組變壓器原邊或副邊的兩極。6. 如權(quán)利要求4所述的變壓器，其特征在于，變壓?jiǎn)卧ǎ喝齻€(gè)雙繞組變壓器， 所述第一 MMC換流閥和所述第二MMC換流閥包括三個(gè)橋臂，所述橋臂的中點(diǎn)依次與所 述三個(gè)雙繞組變壓器中每個(gè)雙繞組變壓器原邊或副邊的一極連接，所述三個(gè)雙繞組變壓器 原邊或副邊的另一極相互連接。7. 如權(quán)利要求5或6中任一項(xiàng)所述的變壓器，其特征在于，所述橋臂包括上、下兩個(gè)半 橋，所述半橋包括： 級(jí)聯(lián)的n個(gè)子模塊SM ; 電抗器，連接在第n個(gè)子模塊SM上，用于提供環(huán)流阻抗以限制相間環(huán)流。8. 如權(quán)利要求7所述的直流-直流固態(tài)變壓器，其特征在于，所述控制單元包括： 采集模塊，其用于采集所述第二MMC換流閥輸出的直流電壓和輸出功率； 系統(tǒng)控制模塊，其用于根據(jù)所述設(shè)定電壓以及所述第二MMC換流閥輸出的直流電壓和 輸出功率生成具有相角差的所述第一調(diào)制波和所述第二調(diào)制波； 第一換流閥控制模塊，其用于根據(jù)所述第一調(diào)制波形成用于控制第一 MMC換流閥的第 一脈沖信號(hào)，將所述第一脈沖信號(hào)輸出給第一 MMC換流閥，使所述第一交流電壓追蹤所述 第一調(diào)制波； 第二換流閥控制模塊，其用于根據(jù)所述第二調(diào)制波形成用于控制第二MMC換流閥的第 二脈沖信號(hào)，將所述第二脈沖信號(hào)輸出給第二MMC換流閥，使所述第二交流電壓追蹤所述 第二調(diào)制波。9. 如權(quán)利要求8所述的直流-直流固態(tài)變壓器，其特征在于，所述第一換流閥控制模塊 和所述第二換流閥控制模塊包括：導(dǎo)通數(shù)計(jì)算子模塊， 其用于計(jì)算上一時(shí)刻橋臂內(nèi)導(dǎo)通的上、下半橋子模塊SM的個(gè)數(shù)，以及當(dāng)前時(shí)刻橋臂的 直流輸入平均電壓， 并根據(jù)表達(dá)式D = modlev + 2 - m計(jì)算區(qū)別系數(shù)D，其中，modlev為第一調(diào)制波電壓或 第二調(diào)制波電壓與直流平均電壓的比值，m為橋臂內(nèi)上一時(shí)刻下半橋子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)， 若區(qū)別系數(shù)大于0. 5,則對(duì)下半橋子模塊SM導(dǎo)通數(shù)加1，上半橋子模塊SM導(dǎo)通數(shù)減1， 進(jìn)而判斷下半橋子模塊SM導(dǎo)通數(shù)是否小于子模塊SM的總數(shù)，若小于，則通過(guò)電壓排序 子函數(shù)和橋臂子模塊導(dǎo)通子函數(shù)計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻橋臂子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)； 若區(qū)別系數(shù)小于-0. 5,則對(duì)上半橋子模塊SM導(dǎo)通數(shù)加1，下半橋子模塊SM導(dǎo)通數(shù)減 1, 進(jìn)而判斷下半橋子模塊SM導(dǎo)通數(shù)是否小于子模塊SM的總數(shù)，若小于，則通過(guò)電壓排序 子函數(shù)和橋臂子模塊導(dǎo)通子函數(shù)計(jì)算出當(dāng)前時(shí)刻橋臂子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)。10.如權(quán)利要求9所述的直流-直流固態(tài)變壓器，其特征在于，所述第一換流閥控制模 塊和所述第二換流閥控制模塊還包括：脈沖信號(hào)生成子模塊， 其用于當(dāng)子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)等于n時(shí)，生成用于導(dǎo)通橋臂內(nèi)所有子模塊SM的脈沖信 號(hào)，其中，n為子模塊SM的總數(shù)； 當(dāng)子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)等于0時(shí)，生成用于關(guān)斷橋臂內(nèi)所有子模塊SM的脈沖信號(hào)； 當(dāng)橋臂電流大于〇且子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)不等于0和n時(shí)，生成用于在橋臂內(nèi)導(dǎo)通相應(yīng) 數(shù)量的電壓較低的子模塊SM的脈沖信號(hào)； 若橋臂電流小于等于〇且子模塊SM的導(dǎo)通數(shù)不等于0和n時(shí)，生成用于在橋臂內(nèi)導(dǎo)通 相應(yīng)數(shù)量的電壓較高的子模塊SM的脈沖信號(hào)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直流-直流固態(tài)變壓器，屬于變壓器技術(shù)領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有的高壓直流輸電系統(tǒng)中電力分接裝置體積重量大，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高中低電壓等級(jí)轉(zhuǎn)換的技術(shù)問(wèn)題。該直流-直流固態(tài)變壓器包括：第一MMC換流閥，其一端為直流輸入端，用于將直流輸入端輸入的直流電壓逆變?yōu)榈谝唤涣麟妷汉筝敵觯蛔儔簡(jiǎn)卧?，其輸入與所述第一MMC換流閥的輸出連接，用于對(duì)第一MMC換流閥輸出的第一交流電壓進(jìn)行幅值變化為第二交流電壓輸出；第二MMC換流閥，其一端連接所述變壓?jiǎn)卧?，另一端為直流輸出端，用于將所述第二交流電壓整流為直流電壓后從直流輸出端輸出?br>【IPC分類】H02M3/335
【公開號(hào)】CN105099206
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510505158
【發(fā)明人】馮江華, 張志學(xué), 黃子昊, 劉華東, 南永輝, 張定華, 尚敬, 梅文慶, 張朝陽(yáng)
【申請(qǐng)人】南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年8月18日