第10卷第1期 2016年1月
南方电网技术
SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY
文章编号：1674-0629(2016)01-(X011-07
DOI; 10, 13648/j. cnki. issn1674-0629. 2016. 01. 003
中图分类号：TM721.1
直流一直流自耦变压器及其扩展技术
林卫星，文劲宇，程时杰
（强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中科技大学），武汉430074）
Vol. 10, No. 1 Jan2016
文献标志码：A
摘要：总结了一类新型的直流-直流变换技术一直流自耦变压器（DCAUTO）的设计与发展。阐速了直流-直流自耦变压器对直流电网的作用，以及DCAUTO的提出历程及其支撑技术，并把DCAUTO与常规交流自耦变压器作了类比。分析了其备双向直流故障隔离能力的DCAUTO的成本和损耗，并总结了多端口DCAUTO、混合型DCAUTO、单向DCAUTO、网间联络器等多种扩展技术，指出在中、低变比领城，DCAUTO可以取代常规DC/AC/DC技术。关键调：直流一直流变换器；直流输电；直流-直流自揭变压署；自阻型子模块；模块化多电平换流器
TechnologiesofDC-DCAutotransformerandItsExtension
LIN Weixing,WEN Jinyu, CHENG Shijie
( State Key Laboratory of Advanced Electromagnetic Engineering and Technology ( Huazhong University of Science and
Technology), Wuhan 430074, China)
Abstract; This article summarizes the design and development of DC-DC autotransformer( DC AUTO) , a new type of DC-DC con-verter. The prior art of DC AUTO is firstly described, and then the development of DC AUTO and its supported technologies are sum-marized. Analogy between AC autotransformer and DC autotransormer is investigated. The converter cost and power loss ratio of DC AUTO with bidirectional DC fault isolating capability are studied. A number of extended technologies such as multiport DC AUTO. hybrid DC AUTO, unidirectional DC AUTO and grid interconnector are summarized, pointing out that under low and medium stepping ratio, the DC AUTO technology is able to replace the conventional DC/AC/DC technology
Key words: DC-DC converter; HVDC transmission; DC-DC autotransformer; self-blocking MMC; modular multilevel converter
0引言
直流电网以及多端直流输电技术目前已引起了电力工业界和学术界的广泛关注[1-3]。直流电网需要在直流侧对多条直流线路或多个区域子网进行互联，当待互联的直流系统电压等级不同时，需要用到直流-直流变换器技术。目前已有多种适用于直流输电领域的DC/DC拓扑见诸报道[4-16?。
文献[4]研究了面对面联接的DC/AC/DC技术，该类技术具备天然的隔离直流故障的能力，但所有传输的直流功率需要经过隔离DC/AC/DC变换，存在换流器成本高，运行损耗大的缺陷。文献
基金项目：中国博士后科学基金资助项目（2015M581643）。
Foundation item; Supported by China Postdoctoral Science Foundation
(2015M580643). 万方数据
[5]对比了模块化多电平DC/DC[6-7]与模块化双有源桥型(DAB，dualactivebridge)DC/DC.*的性能，表明DAB型DC/DC所使用的半导体器件数量低于模块化多电平DC/DC，在成本上具有一定优势。 DAB型DC/DC从功率变换的角度看仍为隔离型 DC/AC/DC技术，成本和损耗较大。文献[9]的 LCLDC/DC采用非隔离设计，由于无需交流变压器即可实现变压功能，该技术特别适合于中、高频运行并且不存在中、高频运行带来的交流变压器铁芯损耗高的缺陷，从功率变换角度看，该技术仍为 DC/AC/DC技术。文献[10]研究了HVDC-DC技术，该技术与DC/AC/DC技术相比可以大大降低所使用换流器的容量。文献[11]提出了一种级联型 DC/DC，相比于DC/AC/DC，该级联型DC/DC 可以降低换流器的成本与损耗。该项技术尚在发展中，应用于高压大功率时，需要将数百个IGBT直