混合模塊化直流固態變壓器Ⅰ:工作原理及穩態特性分析

摘要：作為柔性直流配網的關鍵設備,直流固態變壓器(DCSST)的控制性能和效率對提高系統實用性和經濟性具有重要意義。不同于現有的模塊化級聯型 DCSST,結合移相型雙有源橋(PS-DAB)變換器和串聯諧振型雙有源橋(SR-DAB)變換器,提出一種混合型模塊化直流固態變壓器(HMDCSST)。該 DCSST 融合了 PS-DAB 控制靈活以及 SR-DAB 運行效率高的優點,較原有的 DCSST 拓撲,在保持靈活的電壓調節能力的同時,可提高功率傳輸效率,且由于 SR-DAB模塊運行于開環模式,進而降低了系統設計復雜度。分析 HMDCSST 的工作原理,給出平均值數學模型以及功率損耗模型,并對該混合模型在定輸出電壓控制模式下的輸入輸出特性及功率傳輸效率進行詳細分析。最后,通過實驗結果表明,所提出混合模塊化直流固態變壓器的功率傳輸效率可達 96.4%,較單一 PS-DAB 型 DCSST,可提升約 1.0%。此外,輸入側和輸出側擾動實驗進一步驗證了工作原理及穩態特性分析的正確性。