[發(fā)明專利]電子電力變壓器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310016540.4
• 申請日: 2013-01-16
• 公開（公告）號: CN103036451A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張俊峰;王丹;毛承雄;陳迅;陸繼明;王思聰;樊華;黃輝
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院;華中科技大學(xué)
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458
• 代理公司: 廣州華進聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;曾旻輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及電子電力變壓器。

背景技術(shù)

電力變壓器是電力系統(tǒng)最基本的組成設(shè)備，在輸電系統(tǒng)中起著十分重要的作用。目前，電力系統(tǒng)的電力變壓器常用是采用鐵心浸油式電力變壓器。它具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，制造成本低等優(yōu)點。但是它也存在下述缺點，第一：變壓器體積大，重量重；第二：不能維持變壓器副方電壓恒定；第三：由于鐵磁元件的非線性特征，當(dāng)變壓器鐵心出現(xiàn)磁飽和時，會造成系統(tǒng)中電壓電流的波形畸變，產(chǎn)生諧波污染；第四：由于變壓器副方電壓波形和原方電壓波形的緊密耦合以及原方電流決定于負載電流，因此電網(wǎng)側(cè)和負荷側(cè)的電能質(zhì)量問題會相互傳播；第五：對電壓的調(diào)節(jié)和控制能力有限。

近年來，國內(nèi)外越來越多技術(shù)人員投入到對電子電力變壓器的研究，電子電力變壓器是一種采用了電力電子變換技術(shù)的電能變換和傳輸設(shè)備，它的基本原理是采用大功率電力電子變流技術(shù)來實現(xiàn)電力系統(tǒng)中的電壓變換。它具有下述優(yōu)點：1、相對于鐵心浸油式電力變壓器來說電子電力變壓器體積小，重量輕，無環(huán)境污染，易維護；2、變壓器運行時可保持副方輸出電壓幅值和頻率恒定，不隨負載變化；3、變壓器具有高度可控性，可在有載條件下實現(xiàn)對幅值及頻率的平滑調(diào)節(jié)。

到目前為止，國內(nèi)外研究者已提出了多種具體的實現(xiàn)方案，這些實現(xiàn)方案具有各自的優(yōu)點，但在應(yīng)用于高電壓大功率場合時，對電力電子器件有較高的要求，為了實現(xiàn)有功功率和無功功率的雙向流動控制，一般的電子電力變壓器結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，設(shè)計難度加大，可擴展性差。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要針對現(xiàn)有電子電力變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、可擴展性強且能夠?qū)崿F(xiàn)對有功功率和無功功率的雙向流動控制的電子電力變壓器。

一種電子電力變壓器，包括模塊化多電平整流器、隔離級和逆變器，所述模塊化多電平整流器的交流端與電網(wǎng)連接，所述模塊化多電平整流器的直流端與所述隔離級的高壓側(cè)端口連接，所述逆變器的直流端與所述隔離級的低壓側(cè)端口連接，所述逆變器的交流端與輸電線路或負荷連接；

所述模塊化多電平整流器為三相三橋臂電路結(jié)構(gòu)，所述三橋臂結(jié)構(gòu)中每相橋臂均包括上橋臂和下橋臂，所述上橋臂和所述下橋臂包括多個子模塊，所述多個子模塊串聯(lián)，所述子模塊包括半橋電路和電容，所述半橋電路與所述電容并聯(lián)；

所述逆變器包括三個單相電路，所述三個單相電路按三相四線制連接，所述三個單相電路包括多個功率變換模塊，所述多個功率變換模塊交流側(cè)相互并聯(lián)連接，所述功率變換模塊為全控整流橋。

在其中一個實施例中，模塊化多電平整流器的所述上橋臂和所述下橋臂還分別包括緩沖電感，所述緩沖電感與所述多個子模塊串聯(lián)。

在其中一個實施例中，所述隔離級包括高頻調(diào)制部分、高頻變壓器組部分和高頻還原部分，所述高頻調(diào)制部分為所述隔離級的高壓側(cè)，所述高頻還原部分為所述隔離級的低壓側(cè)，所述高頻變壓器組部分位于所述高頻調(diào)制部分和所述高頻還原部分的之間，且與所述高頻調(diào)制部分、所述高頻還原部分連接。

在其中一個實施例中，所述高頻調(diào)制部分包括3P個所述功率變換模塊，其中P為正整數(shù)，P個所述功率變換模塊依次串聯(lián)，串聯(lián)后P個所述功率變換模塊的直流端口形成隔離級高壓側(cè)端口，所述隔離級高壓側(cè)端口與所述模塊化多電平整流器相連，P個所述功率變換模塊的交流端口與所述高頻變壓器組部分的高壓側(cè)繞組相連。

在其中一個實施例中，所述高頻變壓器組部分包括3個高頻變壓器，每個所述高頻變壓器的高壓側(cè)均為單個繞組，低壓側(cè)均為Q個所述繞組，其中Q為正整數(shù)，所述高頻還原部分包括3Q個所述功率變換模塊，3Q個所述功率變換模塊交流端分別與3個所述高變頻器的低壓側(cè)的Q個繞組相連，3Q個所述功率變換模塊的直流端形成隔離級低壓側(cè)端口，所述隔離級低壓側(cè)端口與所述逆變器相連；

所述逆變器中三個所述單相電路分別包括Q個功率變換模塊，Q個所述功率變換模塊交流端相互并聯(lián)連接，3Q個所述功率變換模塊直流端與所述隔離級低壓側(cè)端口相連。

在其中一個實施例中，所述高頻變壓器組部分包括3P個所述高頻變壓器，其中P為正整數(shù)，每個所述高頻變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)均為單個繞組，所述高頻還原部分包括3P個功率變換模塊，3P個所述功率變換模塊交流側(cè)分別與3P個雙繞組高頻變壓器的低壓側(cè)繞組相連，3P個所述功率變換模塊的直流端形成隔離級低壓側(cè)端口，所述隔離級低壓側(cè)端口與所述逆變器相連；

所述逆變器中三個所述單相電路分別包括P個所述功率變換模塊，P個所述功率變換模塊的交流端相互并聯(lián)連接，3P個所述功率變換模塊的直流端口與隔離級低壓側(cè)端口相連。