Voltage Self-balancing Input-series Output-parallel DC Transformer Based on Switched Resonant Branch

LIU Haiyang; CUI Shumei; LIU Chuang; YAO Hang; PAN Yuzong

doi:10.7500/AEPS20211215007

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Voltage Self-balancing Input-series Output-parallel DC Transformer Based on Switched Resonant Branch

Application Research | 更新时间：2025-06-16

- Voltage Self-balancing Input-series Output-parallel DC Transformer Based on Switched Resonant Branch
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 20, Pages: 139-146(2022)
- 作者机构：
  
  1.哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,黑龙江省哈尔滨市 150001
  2.东北电力大学电气工程学院,吉林省吉林市 132012
  3.国网吉林省电力有限公司吉林供电公司,吉林省吉林市 132000
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52177036)
- DOI：10.7500/AEPS20211215007
  CLC：
- Received：15 December 2021，
  
  Revised：2022-03-25，
  
  Published Online：22 July 2022，
  
  Published：25 October 2022
- 稿件说明：
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刘海洋,崔淑梅,刘闯等.基于开关谐振支路的电压自平衡型ISOP直流变压器[J].电力系统自动化,2022,46(20):139-146.

LIU Haiyang,CUI Shumei,LIU Chuang,et al.Voltage Self-balancing Input-series Output-parallel DC Transformer Based on Switched Resonant Branch[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(20):139-146.
刘海洋,崔淑梅,刘闯等.基于开关谐振支路的电压自平衡型ISOP直流变压器[J].电力系统自动化,2022,46(20):139-146. DOI： 10.7500/AEPS20211215007.

LIU Haiyang,CUI Shumei,LIU Chuang,et al.Voltage Self-balancing Input-series Output-parallel DC Transformer Based on Switched Resonant Branch[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(20):139-146. DOI： 10.7500/AEPS20211215007.

摘要

对于采用输入串联输出并联(ISOP)的直流变压器，输入侧电压平衡控制是必要且复杂的设计。基于双有源桥式模块，提出了一种改进的输入电压自平衡型直流变压器拓扑。通过在模块间增加开关谐振支路，该拓扑在不增加开关器件数量的前提下实现了输入侧电压自平衡。通过对开关谐振支路的电流应力分析，发现该支路不会产生额外的开关损耗，也不会影响各模块工作原理。与传统均压控制解耦算法的对比表明，所提拓扑的电压自平衡特性避免了由于建模精度不足所带来的系统稳定性风险。文中给出了该直流变压器电压控制设计，并在不改变谐振支路工作状态的前提下，给出了故障模块切除和恢复的控制方案。仿真和实验验证了该拓扑的功能和特点。

Abstract

For the input-series output-parallel (ISOP) DC transformer

the input voltage balance control is an essential but complex design. An improved input-side voltage self-balancing topology of the DC transformer is proposed based on dual active bridge modules. By integrating the switched resonant branches between the neighboring modules

the topology achieves the input-side voltage self-balance without extra switching devices. By analyzing the current stress of the switched resonant branches

it is found that the branches will not generate additional switching losses

nor will they affect the working principle of each module. Compared with the conventional decoupling algorithm of voltage-sharing control

the voltage self-balancing characteristic of the proposed topology avoids the system stability risk caused by insufficient modeling accuracy. In this paper

the voltage control design of the DC transformer is given

and the control scheme for the removal and recovery of the faulty module is given without changing the working state of the resonant branch. The functions and characteristics of the topology are verified by simulation and experiments.

关键词

Keywords

references

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