[發明專利]一種基于平板電容器的電力電子變壓器

在審

• 申請號: 201611205020.8
• 申請日: 2016-12-23
• 公開（公告）號: CN107482918A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 馬昂;朱奇;孫堯;粟梅;趙梓亦;寧思捷;楊建;韓華
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/44
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司11002
• 代理人: 王慶龍

技術領域

本發明涉及變壓器技術領域，更具體地，涉及一種基于平板電容器的電力電子變壓器。

背景技術

目前，隨著社會經濟的不斷發展，人類對能源的需求日益增加，伴隨傳統石化能源的不斷枯竭，可再生能源的利用越來越重要。盡管可再生能源具有許多的優點，但是大多數可再生能源均存在電力供應不穩定、不連續且隨氣候條件變化等缺陷。

為了解決這一問題就必須研究一種雙向電力電子變換器，其能控制能量的雙向傳輸，將儲能裝置和可再生能源發電單元結合使用，以提供穩定連續的電能。同時這種雙向電力電子變換器能夠替代傳統的電磁變壓器，解決其體積重量大、成本高等的問題。

現有技術中，為解決上述技術問題，各種電力電子變壓器都是基于一個繞組式高頻變壓器。但是，即使是高頻變壓器，其厚度、體積在某些應用場合也會受到限制，且繞組變壓器制造工藝比較復雜，需要消耗大量有色金屬。

發明內容

本發明為克服上述問題或者至少部分地解決上述問題，提供一種基于平板電容器的電力電子變壓器。

根據本發明的一個方面，提供一種電力電子變壓器，其特征在于，包括：平板電容器、初級拓撲模塊和次級拓撲模塊構成；

所述平板電容器由4塊相同大小的金屬板P₁、P₂、P₄、P₃順序平行放置構成，用于完成電能的雙向傳輸；

所述初級拓撲模塊和次級拓撲模塊俱采用對稱拓撲結構，所述初級拓撲模塊與所述金屬板P₁、P₂相連，所述次級拓撲模塊與所述金屬板P₄、P₃相連。

本申請提出一種基于平板電容器的電力電子變壓器，與傳統意義上的基于高頻繞組變壓器的電力電子變壓器不同，該電力電子變壓器基于平板電容器，能實現能量的雙向傳輸，與傳統電力電子變壓器相比，制造簡單，可減少有色金屬的消耗，可進一步減小厚度，具有應用在對體積或者厚度要求較高的特定場合的價值，且控制方法比較簡單。

附圖說明

圖1為根據本發明實施例平板電容器的結構示意圖；

圖2為根據本發明實施例平板電容器的結構示意圖；

圖3為根據本發明實施例一種電力電子變壓器的整體電路結構示意圖；

圖4為根據本發明實施例一種電力電子變壓器的等效電路示意圖；

圖5為根據本發明實施例一種電力電子變壓器中平板電容器等效電路的示意圖；

圖6為根據本發明實施例一種電力電子變壓器中平板電容器等效電路的示意圖；

圖7為根據本發明實施例一種電力電子變壓器中帶有圖5所示等效模型的等效電路示意圖；

圖8，其中a為根據本發明實施例一種電力電子變壓器初級側電源單獨工作時電路的運行狀態，其中b為根據本發明實施例一種電力電子變壓器次級側電源單獨工作時電路的運行狀態；

圖9為根據本發明實施例一種電力電子變壓器，當能量由初級側傳到次級側正向傳輸時，兩側橋式變換器開關的驅動脈沖、輸出方波電壓的波形示意圖；

圖10為根據本發明實施例一種電力電子變壓器，當能量由次級側到初級側反向傳輸時，兩側橋式變換器開關的驅動脈沖、輸出方波電壓的波形示意圖；

圖11為根據本發明實施例一種電力電子變壓器中驗證輸出電壓 V_CD與電流以及輸入電壓V_AB與電流之間相位差關系的示意圖；

圖12為根據本發明實施例一種電力電子變壓器中能量正向傳輸時，開關S₁、S₄、S₅、S₈的驅動脈沖及輸出電壓V_AB(有1/25增益)、V_CD (有1/25增益)的波形示意圖；

圖13為根據本發明實施例一種電力電子變壓器中驗證當V_AB的相位超前V_CD的相位時，能量正向傳輸的示意圖；

圖14為根據本發明實施例一種電力電子變壓器中能量反向傳輸時，開關S₁、S₄、S₅、S₈的驅動脈沖及輸出電壓V_AB(有1/25增益)、(有 1/25增益)的波形示意圖；