本發(fā)明涉及輸配電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種無需均壓控制的電氣隔離雙向dc-dc變換器。

技術(shù)背景

dc-dc變換器是直流電網(wǎng)的重要組成部分，基于模塊化多電平換流器mmc的dc-dc變換器，由于mmc采用子模塊級聯(lián)的方式構(gòu)造dc-ac變換器，適用于高壓大功率場合，具有很高的應(yīng)用前景。

mmc的直流側(cè)電壓并非由一個大電容支撐，而是由一系列相互獨立的懸浮子模塊電容串聯(lián)支撐。也為了提高dc-dc變換器的轉(zhuǎn)換效率，必須保證子模塊電容電壓在橋臂功率的周期性流動中處于動態(tài)穩(wěn)定的狀態(tài)。

基于電容電壓排序的排序均壓算法是目前解決mmc中子模塊電容電壓均衡問題的主流思路。首先，排序功能的實現(xiàn)必須依賴電容電壓的毫秒級采樣，需要大量的傳感器以及光纖通道加以配合；其次，當(dāng)子模塊數(shù)目增加時，電容電壓排序的運算量迅速增大，為控制器的硬件設(shè)計帶來巨大挑戰(zhàn)；此外，排序均壓算法的實現(xiàn)對子模塊的開斷頻率有很高的要求，開斷頻率與均壓效果緊密相關(guān)，在實踐過程中，可能因為均壓效果的限制，不得不提高子模塊的觸發(fā)頻率，進(jìn)而帶來換流器損耗的增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提出一種不依賴均壓算法的雙向dc--dc變換器。

本發(fā)明具體的構(gòu)成方式如下。

無需均壓控制的電氣隔離雙向dc-dc變換器，包括由模塊化多電平換流器構(gòu)成的dc-ac變換器；包括連接dc-ac變換器的交流輸出的交流變壓器。

上述無需均壓控制的電氣隔離雙向dc-dc變換器，dc-ac變換器中，第一個輔助電容正極連接輔助igbt模塊，負(fù)極連接箝位二極管并入直流母線正極；第二個輔助電容負(fù)極連接輔助igbt模塊，正極連接箝位二極管并入直流母線負(fù)極。除此之外dc-ac變換器中a相、b相由改進(jìn)后的半橋子模塊、單箝位子模塊、全橋子模塊與鉗位二極管組合而成。

上述無需均壓控制的電氣隔離雙向dc-dc變換器，其交流變壓器連接不同dc-ac變換器中點處的交流輸出。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是a相中改進(jìn)后的子模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是b相中改進(jìn)后的子模塊結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是無需均壓控制的電氣隔離雙向dc-dc變換器。

具體實施方式

為進(jìn)一步闡述本發(fā)明的性能與工作原理，一下結(jié)合附圖對本發(fā)明的構(gòu)成方式與工作原理進(jìn)行具體說明。但基于該原理的雙向dc--dc變換器不限于圖3。

參考圖3，無需均壓控制的電氣隔離雙向dc-dc變換器，包括由模塊化多電平換流器構(gòu)成的dc-ac變換器；包括連接dc-ac變換器的交流輸出的交流變壓器。

dc-ac變換器中，輔助電容c1正極經(jīng)節(jié)點na_03連接輔助igbt模塊t1，負(fù)極經(jīng)節(jié)點nb_03連接箝位二極管并入直流母線正極；輔助電容c2負(fù)極經(jīng)節(jié)點nb_（2n+1）3連接輔助igbt模塊t2，正極經(jīng)節(jié)點na_（2n+1）3連接箝位二極管并入直流母線負(fù)極，其中n為自然數(shù)。dc-ac變換器中a相、b相由改進(jìn)后的半橋子模塊、單箝位子模塊、全橋子模塊與鉗位二極管組合而成，其中改進(jìn)后的子模塊均有三個端口。對于a相中第i個子模塊smi，其中i的取值為1～2n，該子模塊是半橋子模塊時，端口na_i1連接子模塊igbt模塊中點，端口na_i2連接子模塊電容c-a_i負(fù)極，端口na_i3經(jīng)機(jī)械開關(guān)連接子模塊電容c-a_i正極；該子模塊是單箝位子模塊時，二極管連接子模塊電容c-a_i正極，igbt模塊連接子模塊電容c-a_i負(fù)極，同時端口na_i1連接子模塊igbt模塊中點，端口na_i2連接二極管與igbt模塊聯(lián)結(jié)點，端口na_i3經(jīng)附加igbt模塊連接子模塊電容c-a_i正極；該子模塊是全橋子模塊時，端口na_i1連接一個子模塊igbt模塊中點，端口na_i2連接另一個igbt模塊中點，端口na_i3經(jīng)附加igbt模塊連接子模塊電容c-a_i正極。端口na_i1、na_i2經(jīng)導(dǎo)線或橋臂電抗器連接到端口na_（i-1）2、na_（i+1）1，端口na_i3經(jīng)鉗位二極管連接到端口na_（i-1）3、na_（i+1）3。對于b相中第i個子模塊smi，其中i的取值為1～2n，該子模塊是半橋子模塊時，端口nb_i1連接子模塊電容c-b_i正極，端口nb_i2連接子模塊igbt模塊中點，端口nb_i3經(jīng)機(jī)械開關(guān)連接子模塊電容c-b_i負(fù)極；該子模塊是單箝位子模塊時，igbt模塊連接子模塊電容c-b_i正極，二極管連接子模塊電容c-b_i負(fù)極，同時端口nb_i1連接igbt模塊與二極管聯(lián)結(jié)點，端口nb_i2連接子模塊igbt模塊中點，端口nb_i3經(jīng)附加igbt模塊連接子模塊電容c-b_i負(fù)極；該子模塊是全橋子模塊時，端口nb_i1連接一個子模塊igbt模塊中點，端口nb_i2連接另一個igbt模塊中點，端口nb_i3經(jīng)附加igbt模塊連接子模塊電容c-b_i負(fù)極。端口nb_i1、nb_i2經(jīng)導(dǎo)線或橋臂電抗器連接到端口nb_（i-1）2、nb_（i+1）1，端口nb_i3經(jīng)鉗位二極管連接到端口nb_（i-1）3、nb_（i+1）3。

正常情況下，改進(jìn)后的子模塊中機(jī)械開關(guān)與附加igbt模塊常閉，a相第一個子模塊電容c-a-_1旁路時，此時輔助igbt模塊t1斷開，子模塊電容c-a-_1與輔助電容c1通過箝位二極管并聯(lián)；a相第i個子模塊電容c-au-_i旁路時，其中i的取值為2～2n，子模塊電容c-a-_i與子模塊電容c-a-_i-1通過箝位二極管并聯(lián)；輔助igbt模塊t2閉合時，輔助電容c2通過箝位二極管與子模塊電容c-a_2n并聯(lián)。

正常情況下，改進(jìn)后的子模塊中機(jī)械開關(guān)與附加igbt模塊常閉，輔助igbt模塊t1閉合時，輔助電容c1與b相第一個子模塊子模塊電容c-b-_1通過箝位二極管并聯(lián)；b相第i個子模塊電容c-b-_i旁路時，其中i的取值為1～2n-1，子模塊電容c-b_i與子模塊電容c-b-_i+1通過箝位二極管并聯(lián)；b相第2n個子模塊電容c-b_2n旁路時，子模塊電容c-b_2n與輔助電容c-2通過箝位二極管并聯(lián)。其中輔助igbt模塊t1的觸發(fā)信號與a相第一個子模塊的觸發(fā)信號一致；輔助igbt模塊t2的觸發(fā)信號與b相第n個子模塊的觸發(fā)信號一致。

在直流電壓轉(zhuǎn)換的過程中，各個子模塊交替投入、旁路，輔助igbt模塊t1、t2交替開關(guān)，a、b相子模塊電容電壓在箝位二極管的作用下，滿足下列約束：

由此可知，該dc--dc變換器實現(xiàn)直流電壓轉(zhuǎn)換的過程中，dc-ac變換器中改進(jìn)后的子模塊電容電壓滿足下面的約束條件：

由上述具體說明可知，該雙向dc--dc變換器在實現(xiàn)直流電壓轉(zhuǎn)換的過程中，dc-ac變換器無需均壓控制。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：所描述的實施例僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護(hù)的范圍。