[發明專利]一種三相電力電子變壓器的功率模塊組

有效

• 申請號: 201410406509.6
• 申請日: 2014-08-18
• 公開（公告）號: CN104184356B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 戴朝波
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網智能電網研究院
• 主分類號: H02M7/72
• 分類號: H02M7/72
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司11271
• 代理人: 徐國文

1.一種三相電力電子變壓器的功率模塊組，所述三相電力電子變壓器包括高壓濾波器、所述功率模塊組、第五功率模塊和低壓濾波器；其特征在于：

所述功率模塊組包括分別在高壓側串聯和低壓側并聯的功率模塊單元；

所述功率模塊單元包括依次連接的第一功率模塊、高壓側電容器、第二功率模塊、中/高頻變壓器和第三功率模塊，所述第三功率模塊并聯低壓側電容器；

所述第一功率模塊用于將工頻交流電變換成直流電；所述高壓側電容器用于提供直流電壓支撐和功率存儲；所述第二功率模塊用于將直流電變換成中/高頻交流電；所述中/高頻變壓器用于高壓側和低壓側之間的電壓等級變換和電氣隔離；所述第三功率模塊用于將中/高頻交流電變換成直流電；所述低壓側電容器用于提供直流電壓支撐和功率存儲；

所述功率模塊組的組合方式根據高壓側額定電壓、所述第一功率模塊的耐壓水平和功率模塊組的輸出要求確定；

根據所述功率模塊單元的個數可提供相應功率，滿足不同輸出功率要求；

若所述第一功率模塊的交流側串聯數為3n時，每相采用3n個M結構的功率模塊單元構成功率模塊組，降低功率模塊的總體個數和相應的成本，n為正整數；所述M結構為依次連接的第一功率模塊、高壓側電容器、第二功率模塊、中/高頻變壓器、第三功率模塊和與第三功率模塊并聯的低壓側電容器；

若所述第一功率模塊的交流側串聯數為3n+1時，且沒有單獨的直流輸出要求時，每相采用3n個M結構的功率模塊單元和1個M/3結構的功率模塊單元構成功率模塊組，降低功率模塊的總體個數和相應的成本，n為正整數；所述M/3結構為依次連接的第一功率模塊、高壓側電容器、第二功率模塊、中/高頻變壓器、三個分別連接三相的第四功率模塊和三個分別與各不相同第四功率模塊并聯的低壓側電容器；

若所述第一功率模塊的交流側串聯數為3n+2時，且沒有單獨的直流輸出要求時，每相采用3n個M結構的功率模塊單元和2個M/3結構的功率模塊單元構成功率模塊組，以降低功率模塊的總體個數和相應的成本，n為正整數；

若所述第一功率模塊的交流側串聯數為3n+1或3n+2，且有直流輸出要求時，每相采用M結構的功率模塊單元和M/3結構的功率模塊單元的相應組合構成相應功率模塊組以滿足相應的直流輸出，同時采用M結構的功率模塊單元和M/3結構的功率模塊單元的相應組合構成相應功率模塊組以滿足相應的交流輸出，以降低功率模塊的總體個數和相應的成本，n為正整數。

2.如權利要求1所述的一種三相電力電子變壓器的功率模塊組，其特征在于：所述第三功率模塊包括一個功率模塊或三個相同容量的功率模塊。

3.如權利要求2所述的一種三相電力電子變壓器的功率模塊組，其特征在于：當所述第三功率模塊包括一個功率模塊時，所述中/高頻變壓器采用1轉1結構的變壓器；所述功率模塊單元為M結構的功率模塊單元。

4.如權利要求2所述的一種三相電力電子變壓器的功率模塊組，其特征在于：當所述第三功率模塊包括三個相同容量的功率模塊時，所述中/高頻變壓器采用1轉3結構的變壓器；所述功率模塊單元為M/3結構的功率模塊單元。

5.如權利要求2所述的一種三相電力電子變壓器的功率模塊組，其特征在于：當針對相同容量的所述第二功率模塊，第三功率模塊包括一個容量為L的功率模塊或包括三個容量為1/3L的功率模塊。

6.如權利要求1所述的一種三相電力電子變壓器的功率模塊組，其特征在于：所述第一功率模塊、第二功率模塊和第三功率模塊均采用H橋主電路拓撲，實現在交直流轉換時確保功率的雙向流動；

所述H橋主電路拓撲的四個橋臂分別包括并聯的反并聯二極管和可關斷電力電子器件；

所述可關斷電力電子器件包括IGBT、IEGT、GTO、IGCT和BIGT。

7.如權利要求1所述的一種三相電力電子變壓器的功率模塊組，其特征在于：在不需要功率雙向流動的前提下，所述第三功率模塊采用的H橋主電路拓撲結構的橋臂分別采用整流二極管，簡化控制，降低設備數量和成本。

8.如權利要求1所述的一種三相電力電子變壓器的功率模塊組，其特征在于：所述功率模塊組的高壓交流側經過所述高壓濾波器與電網連接，相與相之間采用三角形連接或星形連接。