技术摘要：
本发明公开了一种用于新能源发电送出的大功率模块化伪双极型DC/DC变换器，所述伪双极型DC/DC变换器由a、b、c三相变换电路并联而成，a、b、c三相变换电路的结构完全相同，且依次错相120°；a相变换电路由左输出分支、左分支、中压双极直流输入侧、右分支、右输出分支、高  全部
背景技术：
目前，传统火力发电对环境的污染已不容忽视，而且煤炭属于不可再生能源，考虑 到环境保护和新能源开发，诸如风力发电、光伏发电等新能源发电受到越来越多的关注，因 此如何将新能源发电得到的电能更加高效地并入电网成为一个备受关注的问题。而可再生 资源丰富的地方一般都比较偏远，如海上风电场站，风电需要经过长距离的传输，从远海传 输到岸上逆变站。新能源发电并网呈现出远距离大容量的特点。以海上风电场为例，传统的 并网方式为：各个风机产生的电能首先进行中压交流汇集，再通过交流电缆传输到岸上，但 这种方式在传输容量较大、距离较远的情况下，会产生非常大的功率损耗，严重影响传输效 率。随着模块化多电平变换器(MMC)的发展，基于MMC的高压直流输电技术逐渐成熟，各个风 机产生的电能首先进行中压交流汇集，升压后经一级MMC整流转换为高压直流，然后经直流 电缆传输到岸上，最后通过岸上MMC逆变转换为交流，直流电缆的使用有助于传输效率的提 升，但由于这种技术仍然采用中压交流汇集，需要笨重的变压器，还要进行两次全功率变 换，不利于海上平台的建设。 目前，基于两级直流升压汇集的海上风电并网方式具有效率高、海上平台小、成本 低等优势，更适合海上风电送出。各个风机发出的电能经过第一级小容量高变比直流升压 变换器得到中压直流并汇集到中压直流母线，再经过第二级大容量高变比直流升压变换器 得到高压直流，之后再通过直流电缆传输到岸上。在两级直流升压汇集输电系统中，第二级 直流升压变换器将中压直流转换为高压直流，以减小传输损耗，它是整个直流升压汇集系 统的重要组成部分，需要具备大功率、高变比、高传输效率、轻量化等特点。 在新能源发电并网的实际工程中，高压直流输电通常采用两根极性相反的直流电 缆，一方面可以降低绝缘强度，另一方面能够避免电网侧逆变站变压器因单极直流电压的 不对称性而承受较高的直流电压偏置。双极接线方式主要分为伪双极和真双极。相较于真 双极结构，伪双极结构和控制简单，无需额外的大地或金属回线，在一般情况下，性价比更 高。 对于直流升压汇集系统来说，一种可以以双极形式进行直流变换的第二级变换器 是十分重要的，这一级DC/DC变换器还要具有较高的变压比、较大的传输功率、轻量化且具 有高可靠性和较高的传输效率。但目前可行的技术方案较少。CN107546983B提出了一种直 流变换器，该变换器将两台MMC面对面连接，中间利用中/高频变压器传输交流功率； CN105846685A提出将多个功率模块进行级联，每个功率模块采用电感-电容以及交流变压 器两级升压的一种直流变换器，这两种变换器拓扑虽然都具备大功率、高升压比、双极传输 的特点，但都用到了中间交流变压器，因此会在两级功率传输中产生大量功率损耗，影响传 输效率，而且其元件数目较多、体积重量较大。 5 CN 111555617 A 说　明　书 2/10 页
技术实现要素：
为了满足中压直流升压汇集系统对第二级直流变换器高变比、大功率、高效率的 需求，以及实际工程对双极型结构的直流变换器需求，本发明提供了一种用于新能源发电 送出的大功率模块化伪双极型DC/DC变换器。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 一种用于新能源发电送出的大功率模块化伪双极型DC/DC变换器，由a相变换电 路、b相变换电路、c相变换电路并联而成，其中： 所述a相变换电路由左分支、左输出分支、右分支、右输出分支、二极管阀DHa、二极 管阀DFa、中压双极直流输入侧、高压双极直流输出侧组成； 所述左分支由左分支1～左分支R组成，右分支由右分支1～右分支R组成，R＝0,1, 2…； 所述中压双极直流输入侧的正极同时与左分支1和右分支1的输入端正极相连，中 压双极直流输入侧的负极同时与左分支1和右分支1的输入端负极相连； 所述左分支1的输出端正极、负极分别与下一级左分支的输入端正极、负极相连， 以中压双极直流侧为参考，依次向左延伸，直至连接至左分支R，左分支R的输入端正极、负 极与上一级左分支的输出端正极、负极相连，左分支R的输出端正极、负极与左输出分支相 连； 所述右分支1的输出端正极、负极分别与下一级右分支的输入端正极、负极相连， 以中压双极直流侧为参考，依次向右延伸，直至连接至右分支R，右分支R的输入端正极、负 极与上一级右分支的输出端正极、负极相连，右分支R的输出端正极、负极与右输出分支相 连； 所述右输出分支的输出端子与二极管阀DHa的阳极相连，左输出分支的输出端子与 二极管阀DFa的阴极相连； 所述高压双极直流输出侧的正极与二极管阀DHa的阴极相连，高压双极直流输出侧 的负极与二极管阀DFa的阳极相连； 所述a相变换电路、b相变换电路、c相变换电路的结构完全相同，且依次错相120°。 相比于现有技术，本发明具有如下优点： 1、本发明的用于新能源发电送出的大功率模块化伪双极型DC/DC变换器在能量从 中压双极直流输入侧向高压双极直流输出侧传输的稳态运行阶段，可以实现所有桥臂与中 压双极直流输入侧并联进行电容充电，所有桥臂共同分担中压双极直流输入侧电流，从而 减小开关器件的电流应力；可以实现所有桥臂以及中压双极直流输入侧串联到高压双极直 流输出侧，进行电容放电，从而可以减小开关器件的电压应力并实现较高且可调的变比。 2、与传统中压交流升压汇集系统相比，采用本发明中的大功率模块化伪双极型 DC/DC变换器的中压直流升压汇集系统具有传输效率更高、占地面积更小、高变比、模块化 等优势，更适用于新能源发电的电能送出。 3、与单极结构相比，该变换器的伪双极型结构可以降低绝缘等级，减小建设成本； 与真双极结构相比，该变换器的伪双极型结构更简单，所用元器件数目更少，且控制简单。 6 CN 111555617 A 说　明　书 3/10 页 附图说明 图1为本发明的适用于新能源发电送出领域的大功率模块化伪双极型DC/DC变换 器的单相结构图，以a相为例，另外两相的结构与a相完全相同，其中±UM为中压双极直流输 入侧电压，±UH为高压双极直流输出侧电压，iMa为a相的中压双极直流输入侧电流，iHa为a相 的高双极压直流输出侧电流； 图2为左分支电路结构图； 图3为I类左输出分支电路拓扑图； 图4为II类左输出分支电路拓扑图； 图5为右分支电路结构图； 图6为I类右输出分支电路拓扑图； 图7为II类右输出分支电路拓扑图； 图8为分支电路中的半桥桥臂的详细电路结构图，其中iHB为流过半桥桥臂的实际 电流，uHB为半桥子模块串两端的电压，uHBin为半桥桥臂的输入端电压，uHBout为半桥桥臂的输 出端电压； 图9为分支电路中的全桥桥臂的详细电路结构图，其中iFB为流过全桥桥臂的实际 电流，uFB为全桥子模块串两端的电压，uFBin为全桥桥臂的输入端电压，uFBout为全桥桥臂的输 出端电压； 图10为半桥子模块的电路原理图； 图11为全桥子模块的电路原理图； 图12为伪全桥子模块的电路原理图； 图13为晶闸管阀的电路原理图； 图14为二极管阀的电路原理图； 图15为左输出分支、右输出分支均为I类时的大功率模块化伪双极型DC/DC变换器 拓扑图，此时中压双极直流输入侧两侧的桥臂对称，且桥臂数量均为偶数； 图16为图15中的拓扑单相充电状态下的电流路径图； 图17为图15中的拓扑单相放电状态下的电流路径图； 图18为左输出分支、右输出分支均为II类时的大功率模块化伪双极型DC/DC变换 器拓扑图，此时中压双极直流输入侧两侧的桥臂对称，且桥臂数量均为奇数； 图19为左输出分支为II类、右输出分支为I类时的大功率模块化伪双极型DC/DC变 换器拓扑图，此时中压双极直流输入侧两侧的桥臂不对称； 图20为左输出分支为I类、右输出分支为II类时的大功率模块化伪双极型DC/DC变 换器拓扑图，此时中压双极直流输入侧两侧的桥臂不对称； 图21为左输出分支、右输出分支均为I类时的大功率模块化伪双极型DC/DC变换器 的变型拓扑结构图； 图22为左输出分支、右输出分支均为II类时的大功率模块化伪双极型DC/DC变换 器的变型拓扑结构图。