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1、基于模塊化多電平拓?fù)涞碾p向DC/DC變換器研究陳瑞（中國艦船研究設(shè)計(jì)中心，武漢430064）摘要：討論了一種基于模塊化多電平拓?fù)涞碾p向直流變換器，這種電路繼承了模塊化多電平轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)，具有容易模塊化和冗余設(shè)計(jì)等優(yōu)勢。同時分析了這種電路的拓?fù)湟约罢{(diào)制方法，并對其中的兩種調(diào)制方法進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。關(guān)鍵詞：模塊化；多電平拓?fù)?；DC/DC變換器中圖分類號：TM46文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADOI：10.16443/j.cnki.31-1420.2016.05.012ResearchonModularMulti-levelTopologyBasedBi-
2、directionalDC/DCConverterCHENRui(ChinaShipDevelopmentandDesignCenter,Wuhan430064,China)Abstract:Inthispaper,amodularmulti-leveltopologybasedbi-directionalDC/DCconverterisdiscussed.Inheritedfrommodularmulti-levelconverter,thistopologymakesitveryconvenientformodularizati
3、onandredundantdesign.Itsmodulationmethodsaredetailedlyanalyzedaswell,amongwhichtwomethodsarechosentobesimulatedandverified.Keywords:modularization;multi-leveltopology;DC/DCconverter0引言問題，采用直流電力傳輸系統(tǒng)比交流系統(tǒng)更為可靠。其隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，在輸變電系統(tǒng)中，直次從輸電層面來講，直流輸電傳輸損耗小，電能傳輸容流系統(tǒng)的應(yīng)用正變得越來越多。近年
4、來，國內(nèi)外對直量和輸電電壓等級均高于交流輸電系統(tǒng)，電能傳輸質(zhì)量流輸電的需求日益高漲。與交流電網(wǎng)相比，直流電網(wǎng)高，特別適用于遠(yuǎn)距離輸電。有文獻(xiàn)提出，當(dāng)傳輸距離[1-4]在很多領(lǐng)域存在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。首先，直流系統(tǒng)大于80km時，直流系統(tǒng)的損耗會變得更小。更重要的對于可再生能源的接入更為有利。目前世界上很多國是，如今大多數(shù)城市的電網(wǎng)由交流電網(wǎng)組成，在未來，家正在建設(shè)許多海上風(fēng)電場，例如歐洲提出的“超級直流電網(wǎng)直接供應(yīng)電力給用戶的需求會大大增加。網(wǎng)格”的概念，北海海上風(fēng)電網(wǎng)是“超級電網(wǎng)”的示目前，限制直流電網(wǎng)形成的因素主要是缺少大功[5,
5、6][7,8]范工程之一。如果海上風(fēng)力發(fā)電場直接使用交流電率等級直流變換器。因?yàn)閭鹘y(tǒng)直流變換器的電壓增力傳輸網(wǎng)進(jìn)行電能的傳輸將會存在一些問題，如運(yùn)行益較小，如果需要高電壓等級進(jìn)行傳輸，需要將很多穩(wěn)定性低、電纜的高容性電流等一些問題。針對這些傳統(tǒng)的直流變換器進(jìn)行級聯(lián)。作者簡介：陳瑞（1981—），男，碩士研究生。研究方向：電力電子技術(shù)在艦船電力系統(tǒng)中的應(yīng)用。45機(jī)電設(shè)備2016/5AcademicResearch技術(shù)交流[9-12]在眾多的隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器，雙有源橋（Dual點(diǎn)。DAB電路通過改變相移角來控制功率的大小Activ
6、eBridge，DAB）電路受到了人們更多的關(guān)注。它和方向。文獻(xiàn)13、文獻(xiàn)14對圖1的DAB電路的工作具有功率密度高、控制方法簡單、能量雙向流動等優(yōu)原理和控制策略進(jìn)行了深入的研究。圖1雙有源橋電路拓?fù)錇闈M足接入中高壓直流電網(wǎng)的儲能變流器直流母考慮到DAB和MMC各自的優(yōu)點(diǎn)，將它們相互結(jié)線電壓的等級，德國學(xué)者M(jìn)arquardtR.及其合作者提出合，一種雙向DC/DC轉(zhuǎn)換器的拓?fù)涞谋惶岢?。幾種隔[17,18][19,20]了基于級聯(lián)結(jié)構(gòu)的模塊化多電平變換器（Modular離型和非隔離型模塊化多電平DC/DC變換器MultilevelCo
7、nverter，MMC），如圖2所示。模塊化多（MMDC）的被各國學(xué)者所提出。電平變換器為DC/DC轉(zhuǎn)換器提供了應(yīng)用在較高電壓直在前人的基礎(chǔ)上，本文主要介紹了模塊化多電平流系統(tǒng)的中解決方法。MMC繼承了傳統(tǒng)級聯(lián)的H橋變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并對于該拓?fù)涞膸追N調(diào)制方法進(jìn)多電平轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)，具有容易模塊化和冗余設(shè)計(jì)等行了介紹與分析。優(yōu)點(diǎn)。MMC電路增加了公共直流總線，所以可以在背靠背高壓電源轉(zhuǎn)換的情況下直接應(yīng)用。此外，MMC電1拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)[15,16]路還具有直流故障穿越的能力。典型的模塊化多電平的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示。電路的交流側(cè)通過變壓器進(jìn)行
8、連接，拓?fù)涞膬蓚€直流端uvwidc口連接兩個不同的直流電網(wǎng)。這種隔離型模塊多電平iiipupvpw直流變換器可以通過調(diào)節(jié)變壓器原、副邊電壓的相位SM1SM1SM1差，來改變原、副邊能量傳遞的大小和方向。當(dāng)原邊SM2SM2SM2交流電壓
