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申请/专利权人：西安交通大学

摘要：本发明公开一种基于高频磁耦合模块的中压变流器拓扑结构，包括一个或多个磁耦合模块；所述磁耦合模块的核心电路包括一个单相多相多绕组高频变压器、与各绕组串联的LC谐振支路和对各绕组供电的单相多相方波电压源；各绕组上方波变流器的直流输入端外加直流或交流接口电路，使其形成能够封装的多端口磁耦合子模块；所述多个磁耦合模块是多个同种或不同种磁耦合模块通过端口串联或并联连接形成。本发明大幅度减小变压器和电容器等核心无源元件的体积和重量，同时有效地整合不同形式的功率，一体化解决功率密度、容量和交直流多端口混合方面的技术难题。

主权项：1.一种基于高频磁耦合模块的中压变流器拓扑结构，其特征在于，包括一个或多个磁耦合模块；所述磁耦合模块的核心电路包括一个单相多相多绕组高频变压器、与各绕组串联的LC谐振支路和对各绕组供电的单相多相方波电压源；各绕组上方波变流器的直流输入端外加直流或交流接口电路，使其形成能够封装的多端口磁耦合子模块；所述多个磁耦合模块是多个同种或不同种磁耦合模块通过端口串联或并联连接形成；每个所述磁耦合子模块的核心电路包括1个m相n绕组高频变压器、m*n条LC谐振支路、n个m相方波电压源半桥全桥变流器；每个变压器的m相绕组端子分别串联一个LC支路，LC支路的另一端连接m相方波电压源半桥全桥变流器；所述m相是单相、两相或多相，n绕组是双绕组、三绕组或多绕组；若m是单相且变流器为半桥，则每个绕组单相半桥变流器的直流侧负极连接绕组的另一个接线端子；所述多个磁耦合模块形成三相交流-三相交流变流器、单相交流-三相交流变流器、单相交流-单相交流变流器、直流-三相交流变流器、直流-单相交流变流器和直流-直流的两端口变流器拓扑和兼具三种以上端口的系列化变流器拓扑；其中，基于高频磁耦合模块的中压变流器参数满足：Xm,Rm为多绕组变压器的励磁电抗和等效电阻；Xi,Ri为考虑各绕组漏感、谐振电感、谐振电容后的等效稳态电抗和等效电阻，通过外加电感令该阻值在各绕组间均相等即Xi＝X，Ri＝R；vi为各绕组方波电压Vi的基波分量；v0为励磁电压，点的结点电压方程后，其表达式为： 电压与各绕组方波电压中的基波成分做差，并于各支路的等效电抗相除计算流过各绕组的电流： 电流的共轭与方波电压的基波成分相乘获取各绕组的视在功率Si，为： 各电压变量用复数形式表达，即vi＝Vdi+jVqi；将电压表达式代入视在功率方程式并提取有功功率成分，得： 其中， 各绕组等效电抗远大于等效电阻，X＞＞R≈0，并且各绕组基波电压Q轴分量之和近似为零，V∑q≈0，则各绕组有功功率近似计算为： 各绕组有功功率与自身方波电压Q轴分量为线性关系，pi为控制策略。

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