[實用新型]一種電力電子變壓器的拓撲結構

無效

• 申請號: 200920234292.X
• 申請日: 2009-08-06
• 公開（公告）號: CN201584899U
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 趙劍鋒;倪喜軍;白杰
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M5/10
• 分類號: H02M5/10;H02M5/293
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本實用新型涉及一種應用在配電網的電力電子變壓器，屬于電力電子在電力系統中的應用技術領域。

背景技術

電力變壓器自19世紀被發明以來，已經成為輸配電系統的基本組成設備，數量巨大。目前，傳統的電力變壓器通常采用鐵芯油浸式，具有制作工藝簡單、可靠性高等優點，但是缺點也十分明顯，包括：體積、重量大，空載損耗較高，變壓器油對環境存在威脅，其主要作用是變壓和隔離，功能比較單一，鐵芯飽和時，會產生諧波，在投入電網時還會造成較大的勵磁涌流。傳統電力變壓器的缺點和單一的功能很難滿足未來電網建設的需求和目標。

為此上世紀70年代電力電子變壓器(PET-Power?electronic?transformer)的概念被提出，PET是利用電力電子換流技術實現電壓變換和能量傳遞的。其突出特點是通過電壓型變換器(VSC)對其原副邊交流側電壓、電流的幅值和相位進行連續可控調節。因此，PET不僅可以克服傳統變壓器的缺陷，還可以解決電力系統面臨的電磁環網、電能質量、無功動態補償以及提高系統穩定極限等問題。

因此，隨著電力電子器件水平和高頻變壓器材料的發展，電力電子變壓器必將會代替傳統變壓器而在電力系統中得到廣泛的應用。

發明內容

技術問題：本實用新型的目的是提出一種電力電子變壓器的拓撲結構，不僅實現電壓變換、電氣隔離、能量傳遞還能對配電網線路的電壓進行自動調節，可以靈活的應用在不同輸入電壓等級的配電網線路上。相比傳統的電力變壓器，大大減小了變壓器的體積，降低了損耗，提高了整體的變換效率，而且可以穩定輸出電壓，抑制線路電壓的跌落、上升、閃變、過電壓和欠電壓等電壓質量問題。

技術方案：本實用新型公開了一種電力電子變壓器的拓撲結構，該裝置采用三級構成，即輸入級、隔離級、輸出級；三相電路的結構相同，各單相輸入級、輸出級的功率變換器組的輸入端按照星型連接，功率變換器采用橋式拓撲結構；隔離級包括各單相的高頻變壓器；單相結構基本功率單元的輸入端并聯一個電容，基本功率單元中，第一功率變換器的輸出端接高頻變壓器的原邊，高頻變壓器的副邊連接第二功率變換器的輸入端；基本功率單元的輸出端連接濾波器的輸入端，濾波器的輸出端接三相供電網絡。

基本功率單元基于AC-AC型電力電子變壓器，各相輸入級中第一功率變換器采用第一功率開關單元、第二功率開關單元、第三功率開關單元、第四功率開關單元組成橋式拓撲結構，第一功率開關單元、第二功率開關單元互補導通后接高頻變壓器原邊正端，第三功率開關單元、第四功率開關單元互補導通后接高頻變壓器原邊負端，所述每個功率開關單元由兩個IGBT和一個反向連接的二極管并聯組成；各相輸出級中第二功率變換器采用第五功率開關單元、第六功率開關單元、第七功率開關單元、第八功率開關單元組成橋式拓撲結構，第五功率開關單元、第七功率開關單元的正端接高頻變壓器副邊正端，第六功率開關單元、第八功率開關單元的負端接高頻變壓器副邊負端，第五功率開關單元、第六功率開關單元互補導通后接濾波器的輸入端，第七功率開關單元、第八功率開關單元互補導通后接濾波器的輸入端，所述每個功率開關單元由兩個IGBT和一個反向連接的二極管并聯組成。

各單相輸入級中第一功率變換器串聯連接；輸出級采用橋式功率變換器并聯結構，濾波器由輸出濾波電感一與輸出濾波電容組成，輸出濾波電感一負極接第五功率開關單元、第六功率開關單元輸出端，輸出濾波電容負端接第七功率開關單元、第八功率開關單元輸出端，輸出濾波電容正端接輸出濾波電感一正極；或者輸出級采用橋式功率變換器級聯結構，濾波器由輸出濾波電容并接在輸出濾波電感一、輸出濾波電感二的同名端組成，輸出濾波電感一負極接第一個基本功率單元中第五功率開關單元、第六功率開關單元的輸出端，輸出濾波電感二負極接第3個基本功率單元中第七功率開關單元、第八功率開關單元的輸出端。