[發明專利]一種高壓直流/低壓交流固態變壓器

在審

• 申請號: 201610222407.8
• 申請日: 2016-04-11
• 公開（公告）號: CN105743386A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 李直;郝翔;劉偉增
• 申請（專利權）人: 特變電工新疆新能源股份有限公司;特變電工西安柔性輸配電有限公司
• 主分類號: H02M7/797
• 分類號: H02M7/797;H02M5/458
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及一種高壓直流/低壓交流固態變壓器，主要應用于電力技術領域。

背景技術

與常規電力變壓器相比，固態變壓器體積小、重量輕，無環境污染；能保持二次側或用戶側端電壓幅值恒定，不隨負載變化；能保證一次側電流、二次側電壓為正弦波形，一次側功率因數可調；固態變壓器具有高度可控性，兼有斷路器功能，無需常規繼電保護裝置，含有智能控制單元，能完成自檢測、自診斷、自保護、自恢復等功能。此外，固態變壓器方便與分布式發電技術、儲能技術等配合，在智能電網等領域具有巨大的前景和發展空間。

目前固態變壓器的拓撲類型多是交流固態變壓器，少有直流拓撲，高壓大容量的直流固態變壓器更是少有人研究，而隨著直流輸電技術的發展和成熟，國內外的輸配電網絡越來越多的出現直流高壓電網，直流電網將成為未來智能電網的新趨勢，因此，亟待提出一種適用于高壓直流輸配電的固態變壓器。

發明內容

本發明提出了一種高壓直流/低壓交流固態變壓器，實現了低壓交流電能到高壓直流電能的雙向傳輸、電氣隔離、智能通訊和波形控制等功能，本發明采用模塊化串并聯設計，功率等級和電壓等級可以方便擴展，滿足各種高電壓、大容量的發電、配電、輸電要求。

為了實現上述目的，本發明采用的具體方案是：一種高壓直流/低壓交流固態變壓器，由n個AC/DC固態變壓器單元構成，n為大于等于2的正整數，所述n個AC/DC固態變壓器單元的AC側并聯、DC側串聯。

進一步的，所述AC/DC固態變壓器單元包括低壓側AC/DC變換器、低壓側DC/AC變換器、高頻隔離變壓器和高壓側AC/DC變換器；所述低壓側AC/DC變換器的AC側作為AC/DC固態變壓器單元的AC端接口，所述低壓側AC/DC變換器的DC側與低壓側DC/AC變換器的DC側相連，所述低壓側DC/AC變換器的AC側與高頻變壓器的輸入端相連，所述高頻變壓器的輸出端與高壓側AC/DC變換器的AC端相連，高壓側AC/DC變換器的DC端作為AC/DC固態變壓器單元的DC端接口。

進一步的，當高壓直流/低壓交流固態變壓器的低壓交流側為單相接口時，所述低壓側AC/DC變換器采用單相全橋拓撲，當高壓直流/低壓交流固態變壓器的低壓交流側為三相接口時，所述低壓側AC/DC變換器采用三相全橋拓撲。

進一步的，所述低壓側AC/DC變換器采用IGBT或MOSFET功率器件及相應的反并聯二極管，同時包含交流濾波電感和直流濾波電容。

進一步的，所述低壓側DC/AC變換器采用單相全橋拓撲，采用IGBT或MOSFET功率器件及相應的反并聯二極管。

進一步的，所述高頻變壓器采用高壓隔離變壓器，原副邊隔離電壓取決于高壓直流/低壓交流固態變壓器的高壓端電壓。

進一步的，所述高壓側AC/DC變換器采用單相全橋拓撲，采用IGBT或MOSFET功率器件及相應的反并聯二極管。

進一步的，所述低壓側AC/DC變換器的AC側包含濾波電感，所述濾波電感與AC/DC固態變壓器單元的AC端接口直接相連。

進一步的，所述AC/DC固態變壓器單元采用模塊化設計。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：

1)本發明實現了低壓交流電能到高壓直流電能的雙向傳輸、電氣隔離、波形控制等功能；

2)本發明采用模塊化串并聯設計，功率等級和電壓等級可以方便擴展，滿足各種高電壓、大容量的發電、配電、輸電要求；

3)本發明可以提供單相交流或三相交流的低壓交流接口；

本發明的AC/DC固態變壓器單元采用模塊化設計，便于擴展。

附圖說明

圖1為所述高壓直流/低壓交流固態變壓器的示意圖。

圖2為所述單相的低壓側AC/DC變換器的示意圖。

圖3為所述三相的低壓側AC/DC變換器的示意圖。

圖4為所述低壓側DC/AC變換器的示意圖。

圖5為所述高壓側AC/DC變換器的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及具體實施方式對本發明作進一步的詳細描述。