[實用新型]軟開關電力電子變壓器

有效

• 申請號: 201420168631.X
• 申請日: 2014-04-04
• 公開（公告）號: CN203827196U
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: 周柯;王凱;汪麗川;劉鵬;帥智康;魏釗;金慶忍;高立克;吳劍豪;吳麗芳;歐世鋒;陳濤;楚紅波
• 申請（專利權）人: 廣西電網公司電力科學研究院;湖南大學
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李迪

技術領域

本實用新型涉及電力技術領域，尤其涉及一種軟開關電力電子變壓器。

背景技術

電力電子變壓器（PET）是一種將電力電子變換技術和基于電磁感應原理的電能變換技術相結合，實現將一種電力特征的電能轉變為另一種電力特征的電能的新型智能變壓器。它在完成常規變壓器變壓、隔離、能量傳遞等功能的同時，也可以完成波形控制、潮流控制或電能質量調節功能，因此它具備解決電力系統中面臨的許多問題。然而，受限于功率器件的耐壓等級，電力電子變壓器大多采用多模塊級聯的方式運行，大量功率器工作時的開關損耗成為PET主要的損耗方式。

解決開關損耗的有效途徑是采用軟開關技術?！败涢_關”是指零電壓開關(Zero?Voltage?Switching，ZVS)或零電流開關(Zero?Current?Switching，ZCS)。它是應用諧振原理，使開關變換器的開關管中電流(或電壓)按正弦或準正弦規律變化，當電流自然過零時或當電壓過零時，使器件開通或關斷，從而可將開關器件損耗大大減小甚至降為零。因此，軟開關技術在電力電子變壓器的應用將大大減小開關損耗，提高其性能。

如圖1所示的一種軟開關電力電子變壓器中的全橋變換器的示意圖，超前橋臂S1和S2并聯結電容C1和C3，滯后橋臂不并聯電容，各橋臂均并聯二極管。在變壓器的原邊串接隔直電容，副邊通過Cc、Dc和Dh構成CDD鉗位電路，超前橋臂開關器件工作于ZVS方式，滯后橋臂開關管實現零電流開關。

如圖2所示為一種副邊加入輔助無源無損鉗位的方法實現滯后橋臂的ZCS。在一次側向二次側傳輸能量的時間里，給無源無損網絡中的電容充電,在續流階段,由于變壓器原邊電壓減小，變壓器副邊電壓隨之減小,與此同時和電容相串聯的二極管導通，電容中的電壓通過副邊反向加在變壓器的原邊,來復位變壓器原邊的電流，從而實現滯后橋臂的ZCS。

但是現有技術中的軟開關電力電子變壓器實現所用的電子器件相對較多，并且為了確保原邊電流可以迅速復位，就必須保證箝位電容足夠大，但是如果箝位電容過大，又會影響到負載范圍和最大占空比。因此鉗位電容大小不容易設計。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種結構簡單，設計復雜度低的軟開關電力電子變壓器。

為了達到上述目的，本實用新型提供了一種軟開關電力電子變壓器，包括輸入整流電路、中間隔離級和DC-AC逆變器，

所述中間隔離級包括：逆變器、變壓器、整流器、鉗位電路和鉗位電容，其中，所述逆變器的直流側與所述輸入整流電路的直流輸出端相連，交流側連接所述變壓器的原方；所述整流器的交流側連接所述變壓器的副方，所述整流器的直流側與所述鉗位電容相連，所述鉗位電容與所述DC-AC逆變器相連，所述鉗位電路并聯在所述鉗位電容的兩端；

所述鉗位電路包括第一電容、第二電容、兩個選通器件，兩個選通器件反向并聯后連接到所述整流器的其中一個輸出端與鉗位電容的一端之間，第一電容連接在所述整流器的兩個輸出端之間，第二電容的兩端并聯到所述鉗位電容的兩端。

優選的，所述輸入整流電路包括多個級聯的子整流電路，所述中間隔離級包括多個子隔離級，每一個子隔離級包括一個逆變器、一個變壓器、一個整流器、一個鉗位電路和一個鉗位電容，每一個子隔離級與一個子整流電路相連，各個子隔離級并聯輸入到所述DC-AC逆變器。

優選的，所述逆變器的超前橋臂還并聯有結電容。

優選的，所述選通器件為二極管，二極管的陽極連接到鉗位電容的一端，陰極連接在整流器的一個輸出端。

優選的，所述整流器包括四組絕緣柵雙極型晶體管和續流二極管，四組絕緣柵雙極型晶體管和所述續流二極管成H橋結構連接。

本實用新型提供的單相電力電子變壓器中，在變壓器副邊添加鉗位電路，且鉗位電路僅使用四個元器件即可實現，與現有技術中的軟開關電子電力變壓器相比，使用的元器件大大減少，結構更為簡單。且鉗位電容的大小的設計非常簡單。

附圖說明

圖1為現有技術中的一種軟開關電力電子變壓器中的全橋變換器的示意圖；

圖2為現有技術中的另一種軟開關電力電子變壓器中的全橋變換器的示意圖；

圖3為本實用新型一種軟開關電力電子變壓器的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型的具體實施方式作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本實用新型的技術方案，而不能以此來限制本實用新型的保護范圍。