第11卷第4期 2017年4月
南方电网技术
SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY
文章编号：1674-0629(2017)04-0007-07
DOI: 10. 13648/j. cnki. issn1674-0629. 2017. 04. 002
中图分类号：TM561
Vol. 11, No. 4
Apr.2017 文献标志码：A
CLLC型模块化输入串联输出并联直流变压器
石巍，方太勋，谢晔源，杨浩，李海英（南京南瑞继保电气有限公司，南京211102）
摘要：提出了一种CLLC型模块化输入事联输出并联的直流变压器技术方案，实现了高压直流电网和低压直流电网之间的电压变换和功率的双向传格。直流变压器的子模块采用CLLC串联谐振变压器，通过开环定频控制模式和完全谱振工作模式，效率高、电压增益恒定，同时具有输入自然均压和输出自然均流的特点。为了抑制较大的启动冲击电流，提出了一种款启动控制策略：通过脉冲调制的方式控制输入端全桥电路的愉出电压占空比D从D品缓慢增加到
0.5。搭建了一台500kW±7.5kV/800V直流变压器实验样机，实验结果验证了所提方案的正确性和可行性，关键词：直流变压器；输入事联；愉出并联；模块
CLLC Type Modular Input-Series Output-Parallel DC Transformer
SHI Wei, FANG Taixun, XIE Yeyuan, YANG Hao, LI Haiying
(NR Electric Co. , Ltd. , Nanjing 211102, China)
Abstraet: The technical scheme of a CLLC type modular input-series output-parallel DC transformer is presented, which can achieve voltage conversion and power transmission between high and low voltage of DC grid. CLLC series resonance transformer is adopted as submodule of DC transformer, which works at open loop mode, constant frequency mode and full resonance mode with high efficiency and constant voltage gain, and the input voltage and output current of each submodule are naturally equal. In order to prevent the large impact current, a soft start control strategy is proposed, in which the duty ratio D slowly increases from Dra to o. 5 by means of pulse modulation control. A 500 kW ±7. 5 kV/800 V DC transfomer prototype is built, the correctness and feasibility of the proposed to-
pology and design method are verified by the experimental results. Key words: DC transfomer ; input-series; output-parallel; module
o
引言
直流输电技术由于线路成本低、输电损耗小，供电可靠性高等优点，近年来得到了广泛的研究(1-)。直流变压器作为直流电网中的关键设备之一，负责实现各种不同电压等级直流电网的电压变换和功率传输。直流电压比交流电压变换困难，需要通过电力电子变流器将直流电压变换成高频方波电压，然后通过高频变压器实现电压变换[7-8]。
目前常用的直流变换器电压等级低、容量小，无法满足高压和低压直流电网之间的电压变换。为了提高直流变换器的电压等级和容量，采用模块串
并联组合是有效的解决方法之一“
。文献10」研究
基金项目：国家863高技术基金项目（2015AA050101）
Foundation item: Supported by the National High Technology Research and Development of China 863 Program(2015AA050101) .
万方数据
了基于全桥直流变压器和变换器的高压直流变换器，采用开环与闭环相结合的方式，简化了整个变换器的控制方式，但是仅能够单方向运行。文献[11]提出了基于双有源全桥的直流固态变压器方案，能够实现双方向运行，但是该变换器闭环控制系统相对复杂，且双有源全桥变换器存在较大的系统环流和关断损耗
直流变压器启动时，为了避免启动电流冲击，需要采用软启动控制方法。传统的软启动方法有审联电阻法[12]和增加辅助绕组法[13]两种，这两种方法通过额外增加元器件实现设备的软启动功能，但存在电路复杂、可靠性低等缺点。
本文提出了CLLC型模块化输入串联输出并联直流变压器方案，该方案具有效率高、电压增益恒定、且能够双向功率流动等特点。文中首先给出了直流变压器的拓扑结构和工作原理，然后对其子模块进行恒电压变比设计和软启动控制策略研究。最