一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器的制作方法

本发明涉及电力应用领域，尤其涉及一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器。

背景技术：

1、随着风电装机容量的增加，本地负荷已经足以消纳过剩的风电能量，风电系统需要被传输到其他负荷密集的地方。相对于低压直流，中压直流与高压直流具有更高的传输效率。然而，单个dc-dc变换器的输出电压较低，难以实现高效率的能量传输。

2、输入独立输出串联的dc-dc变换器是一种新型，简单，高效的应用于风电的直流变换器。通过子模块的级联，该变换器具有高升压比，进而实现对风电能量的高效率的收集与传输。

3、然而，直流短路故障是制约中压直流发展的最重要的因素。新型的直流变换器因为具有更多的端口，更加容易出现短路故障。现有的直流变换器在遇到故障时，故障清除时间长，危害直流变换器的运行安全，导致运行效率低。

技术实现思路

1、为了解决上述提出的至少一个技术问题，本发明的目的在于提供一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器，以提高多端口直流变换器的故障穿越性能。

2、本发明的目的采用如下技术方案实现：

3、本发明提供了一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器，包括多个dc-dc变换器，所述dc-dc变换器用于将输入直流电压转换为电压不同的直流电压并输出，相邻所述dc-dc变换器之间均连接一个lc支路，所述lc支路用于对应所述dc-dc变换器之间功率的传递。

4、优选地，相邻所述lc支路之间均连接一个续流二极管，所述续流二极管用于高压侧故障穿越。

5、优选地，所述dc-dc变换器包括原边电路和副边电路，所述原边电路通过高频隔离变压器与所述副边电路耦合；

6、所述原边电路包括输入电容、h桥和移相电感，所述输入电容的正极与所述h桥的第一输入端连接，所述输入电容的负极与所述h桥的第二输入端连接，所述移相电感的一端与所述h桥的第一输出端连接，所述移相电感的另一端与所述高频隔离变压器的第一输入端连接，所述高频隔离变压器的第二输入端与所述h桥的第二输出端连接；

7、所述副边电路包括输出电容、第一二极管、第二二极管、第一nmos管和第二nmos管，所述高频隔离变压器的第一输出端与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第一nmos管的漏极连接，所述第一nmos管的源极与所述高频隔离变压器的第二输出端连接，所述第二nmos管的漏极与所述第一nmos管的源极连接，所述第二nmos管的源极与所述第二二极管的正极连接，所述第二二极管的负极与所述第一二极管的正极连接，所述输出电容的正极与所述第一二极管的正极连接，所述输出电容的负极与所述第二二极管的负极连接。

8、优选地，相邻所述副边电路之间连接一个三极管，所述三级管的发射极与所述第二二极管的正极连接，所述三极管的集电极与相邻所述副边电路中的第一二极管的负极连接。

9、优选地，所有所述dc-dc变换器均采用输入独立输出串联结构。

10、优选地，所述多端口直流变换器还包括多个mppt控制模块，所述mppt控制模块与所述dc-dc变换器的输入端连接，用于控制风力发电单元以最大功率输出。

11、优选地，所有所述dc-dc变换器均采用移相控制保持输出电压的均衡。

12、优选地，当所述dc-dc变换器正常工作时，故障穿越拓扑不工作。

13、优选地，当所述dc-dc变换器的原边电路发生故障时，故障所述dc-dc变换器将所述原边电路和副边电路隔离，所述lc支路将功率传递至故障所述dc-dc变换器，支撑故障所述dc-dc变换器的输出电压。

14、优选地，当所述dc-dc变换器的副边电路发生故障时，故障所述dc-dc变换器将所述原边电路和副边电路隔离，所述输出电容反向串联在故障回路中抑制短路电流。

15、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

16、本发明的多端口变换器在低压侧故障时，闭锁故障端口的开关，将故障点与其他端口隔离，通过lc支路进行功率均衡，高压端口与其他健康的低压端口都可以继续收集与传输能量，运行效率更高，在高压侧故障时，将故障能量锁存在电容中，有效抑制短路电流的上升，故障清除时间更短。

17、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本公开。

技术特征：

1.一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器，其特征在于，包括多个dc-dc变换器，所述dc-dc变换器用于将输入直流电压转换为电压不同的直流电压并输出，相邻所述dc-dc变换器之间均连接一个lc支路，所述lc支路用于对应所述dc-dc变换器之间功率的传递。

2.根据权利要求1所述的一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器，其特征在于，相邻所述lc支路之间均连接一个续流二极管，所述续流二极管用于高压侧故障穿越。

3.根据权利要求2所述的一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器，其特征在于，所述dc-dc变换器包括原边电路和副边电路，所述原边电路通过高频隔离变压器与所述副边电路耦合；

4.根据权利要求3所述的一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器，其特征在于，相邻所述副边电路之间连接一个三极管，所述三级管的发射极与所述第二二极管的正极连接，所述三极管的集电极与相邻所述副边电路中的第一二极管的负极连接。

5.根据权利要求1所述的一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器，其特征在于，所有所述dc-dc变换器均采用输入独立输出串联结构。

6.根据权利要求5所述的一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器，其特征在于，所述多端口直流变换器还包括多个mppt控制模块，所述mppt控制模块与所述dc-dc变换器的输入端连接，用于控制风力发电单元以最大功率输出。

7.根据权利要求1所述的一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器，其特征在于，所有所述dc-dc变换器均采用移相控制保持输出电压的均衡。

8.根据权利要求1所述的一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器，其特征在于，当所述dc-dc变换器正常工作时，故障穿越拓扑不工作。

9.根据权利要求3所述的一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器，其特征在于，当所述dc-dc变换器的原边电路发生故障时，故障所述dc-dc变换器将所述原边电路和副边电路隔离，所述lc支路将功率传递至故障所述dc-dc变换器，支撑故障所述dc-dc变换器的输出电压。

10.根据权利要求3所述的一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器，其特征在于，当所述dc-dc变换器的副边电路发生故障时，故障所述dc-dc变换器将所述原边电路和副边电路隔离，所述输出电容反向串联在故障回路中抑制短路电流。

技术总结
本发明公开了一种应用于风电功率不匹配的高效率多端口直流变换器，包括多个DC‑DC变换器，相邻所述DC‑DC变换器之间均连接一个LC支路，所述LC支路用于对应所述DC‑DC变换器之间功率的传递。本发明的多端口变换器在低压侧故障时，闭锁故障端口的开关，将故障点与其他端口隔离，通过LC支路进行功率均衡，高压端口与其他健康的低压端口都可以继续收集与传输能量，运行效率更高，在高压侧故障时，将故障能量锁存在电容中，有效抑制短路电流的上升，故障清除时间更短。

技术研发人员：董朝武,钟启迪,李明,卢亚军,马玉龙,蒲莹,王帅,高子健,孙金平,樊强
受保护的技术使用者：国网经济技术研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15