一种基于电容分压结构的高压直流变压器及其控制方法本发明提供了一种基于电容分压结构的高压直流变压器及其控制方法,高压直流变压器包括串联的电容组和辅助电路;所述串联的电容组至少包括一个分压电容C3和一个输出电容C4;所述辅助电路包括电感L3,以及开关S3和开关S6,其中,开关S3和电感L3串联后并联在分压电容C3的两端;当开关S3断开时,电感L3通过开关S6并联在输出电容C4的两端;所述输出电容的两端并联DC低压侧,分压电容C1和输出电容C4的两端并联DC高压侧。本发明采用电容分压降压输出的原理实现DCDC变换,通过控制闭环稳定各个电容电压的方法,实现能量在串联电容间的顺序传递,实现输出稳压的目标。

本发明提供了一种基于电容分压结构的高压直流变压器及其控制方法，采用电容分压降压输出的原理实现DCDC变换，通过控制闭环稳定各个电容电压的方法，实现能量在串联电容间的顺序传递，实现输出稳压的目标。

本发明采用以下技术方案：

一种基于电容分压结构的高压直流变压器，包括串联的电容组和辅助电路；所述串联的电容组至少包括一个分压电容C3和一个输出电容C4；所述辅助电路包括电感L3，以及开关S3和开关S6，其中，开关S3和电感L3串联后并联在分压电容C3的两端；当开关S3断开时，电感L3通过开关S6并联在输出电容C4的两端；所述输出电容的两端并联DC低压侧，分压电容C1和输出电容C4的两端并联DC高压侧。

该高压直流变压器进一步包括有中央控制器，分压电容C3、电感L3和开关S3构成一级电容控制回路，该电容控制回路包括有PWM稳压控制系统。

所述中央控制器包括功率方向判别模块和电容电压参考值计算模块，所述功率方向判别模块通过采样高压侧和低压侧的电流和电压值，判断功率流动方向，从而确定电压控制策略，电容电压参考值计算模块根据确定的电压控制策略，计算PWM稳压控制器的给定电压，以此控制电压稳定。

所述PWM稳压控制系统通过调节对应的两个开关导通的占空比稳定电压。

每一级的PWM稳压控制系统独立控制。

所述中央控制器进一步包括有过流、过压、功率保护模块，通过检测高压、低压侧的电流电压，判断是否超过设定阈值，从而输出开关管的保护驱动信号。

随着能源危机加剧和环境污染日益严重，我国正大力开发和利用可再生能源等清洁能源技术。然而，随着风能、太阳能等可再生能源利用规模日益扩大，其分布式、间歇性等特点使得采用传统的交流电力系统实现大规模新能源接入面临电力系统调峰、电力系统安全、电能质量等多方面问题。基于交流网的以上问题，发展直流电网技术已成为解决当前大规模可再生能源接入、满足能源需求的重要途径。

与交流电网相比，直流电网具有输送功率容量大、损耗小、输送距离远、稳定性好等特点，而有广阔的应用前景。受到传统DCDC变换器耐压及容量的限制，目前存在的直流电网中仍然要工频变压器来实现和交流电网相连进行电压变换和联网，直流输电仍然作为交流输电一种辅助功能,没有直接用于用电设备。为了适应将来将高压直流输电直接应用于用电设备,尤其对大规模非并网风力发电等独立电力系统，需要具有和交流隔离变压器功能类似的高电压、大功率DCDC直流变压装置,将高压直流电转换成满足用电设备需求的低压直流电。

本发明提供了一种基于电容分压结构的高压直流变压器及其控制方法，采用电容分压降压输出的原理实现DCDC变换，通过控制闭环稳定各个电容电压的方法，实现能量在串联电容间的顺序传递，实现输出稳压的目标。

西安交通大学（Xi’an Jiaotong University），简称“西安交大”，位于陕西省西安市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学，由教育部与国家国防科技工业局共建，位列国家“双一流”， 首批进入国家“211工程”和“985工程”，是国家“七五”“八五”重点建设高校，入选“珠峰计划”“强基计划”“2011计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、卓越法律人才教育培养计划，是环太平洋大学联盟、九校联盟（C9） 、中国大学校长联谊会、全球能源互联网大学联盟、中俄综合性大学联盟、中俄交通大学联盟、CDIO工程教育联盟、丝绸之路大学联盟成员高校，是中国人工智能教育联席会理事长单位、学位授权自主审核单位，是中国三所开设少年班高校之一。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明采用电容分压降压输出的原理实现DCDC变换，通过控制闭环稳定各个电容电压的方法，实现能量在串联电容间的顺序传递，实现输出稳压的目标。

每一级电容只需两个开关器件配合，结构简单，控制简单；同电压、同功率等级下，与多模块输入串联输出并联组合变换器结构相比开关器件使用数量明显降低，使得开关损耗大大降低，装置效率将大幅提高；由于损耗降低，装置的散热条件和散热器体积将会降低，整体装置体积和重量也可以大大减小。

1)低压开关器件，实现高压应用，避免器件串联应用时产生的端电压静态和动态不均衡的问题。本发明中每个开关器件只承受对应单个电容电压；

2)拓扑结构简单，每一级电容只需两个开关器件配合，控制简单，又因为每级稳压模块独立控制，控制可靠性高；

3)同电压、同功率等级下，与多模块输入串联输出并联组合变换器结构相比开关器件使用数量明显降低，使得开关损耗大大降低，装置效率将大幅提高；

4)由于损耗降低，装置的散热条件和散热器体积将会降低，整体装置体积和重量也可以大大减小。

为促进科学技术产业化的发展，希望能够充分利用对方广泛的市场资源优势和科研平台能力，实现技术研发与市场营运的直接联盟。为使新技术尽快转化为生产力，希望实行技术合作开发联营生产和产值提成的方式紧密合作。希望合作方能够负责组建生产公司及工商、税务经营手续和必要的启动资金；在双方合作期间，我方对该产品不断创新和改进。

企业实施科技成果转移转化，采取以下方式并达到相应的目的：

一是开发新的产品或服务，以培育新的市场竞争力；

二是开发新的工艺，以提质、降本、降耗、增能、增效；

三是完善管理，优化流程，以强化对企业生产经营的控制力；

四是进入新的市场，以扩大市场规模；

五是培育新的能力，以取得新的优势；

六是完善经营管理的体制机制，以提高效益。

希望与企业、科学技术研究开发机构、高等学校和其他组织建立优势互补、分工明确、成果共享、风险共担的合作机制，按照市场机制联合组建研究开发平台、技术创新联盟、创新联合体等，协同推进研究开发与科技成果转化。