[發明專利]面向中高壓智能配電網的橋臂復用電力電子變壓器

有效

• 申請號: 201710541940.5
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107370391B
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 陳武;薛晨煬;趙劍鋒;梅軍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M7/219;H02M3/335;H02M1/14;H02M1/32
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種面向中高壓智能配電網的橋臂復用電力電子變壓器，包括模塊化多電平變流器、輸入串聯輸出并聯隔離型DC?DC變換器和變流器；模塊化多電平變流器輸出的正極連接第一個隔離型DC?DC變換器模塊的輸入側逆變橋前一橋臂的中間點，負極連接最后一個隔離型DC?DC變換器模塊的輸入電容負端；相鄰兩個隔離型DC?DC變換器模塊的連接方式為前一模塊的輸入電容負端連接后一模塊的逆變橋前一橋臂的中間點；隔離型DC?DC變換器的輸入電容串聯而成的橋臂作為上一級模塊化多電平變流器的電容橋臂，前后兩級共用一個電容橋臂。本發明中MMC跟隔離型DC?DC變換器共用一組電容橋臂，降低了系統成本；可以避免在MMC模塊輸出電壓短路的情況下，ISOP輸入電容短路的問題。

技術領域

本發明涉及一種電力電子變壓器，尤其涉及一種面向中高壓智能配電網的橋臂復用電力電子變壓器。

背景技術

智能電網及其相關技術的推廣應用有力的推動了我國在能源領域的節能，促進風能太陽能等可再生能源的并網發電，使未來電網朝著更加智能、靈活、互動的方向發展。而未來智能電網的各項目標和功能，如高供電質量、便于可再生能源發電接入等功能能否實現，很大程度上取決于電網中電氣設備的性能和智能化水平。

配電變壓器是配電網中最重要和應用最普遍的一類設備，其作用一般是將6～35kV的配電電壓降至400V左右輸出給用戶。我國配電變壓器的年產量達5000萬kVA左右，約占變壓器總年產量的1/3。因此，配電變壓器的技術性能與經濟指標都會直接影響未來智能電網的供電電能質量和智能化程度。然而，傳統的配電變壓器與智能電網的智能、兼容、高供電質量等要求有很大差距。

在此背景下，將電氣隔離、電壓變換、無功補償等功能集于一身的電力電子變壓器成為對傳統變壓器及電力電子設備進行集成優化、提高電網設備智能化水平的重要設備。

中國科學院電工研究所提出了一種新型的電力電子變壓器的結構，該變壓器由高壓交流側的模塊化多電平變流器(modular multilevel converter，MMC)、中間輸入串聯輸出并聯(input series output parallel，ISOP)隔離型DC-DC變換器和低壓側的三相四橋臂逆變器構成。但是，此變壓器中ISOP隔離型DC-DC變換器系統輸入端采用電容直接串聯的方法將每個模塊相連接的方法從而實現輸入端的串聯，此種方法在MMC模塊輸出電壓短路時會導致所有的分壓電容一起短路從而會燒壞元器件。

發明內容

發明目的：針對以上問題，本發明提出一種面向中高壓智能配電網的橋臂復用電力電子變壓器，ISOP隔離型DC-DC變換器輸入端采用新的模塊間的連線方式，在MMC模塊輸出電壓短路時避免電容短路問題；MMC模塊采用兩橋臂并聯上一組電容橋臂的結構，電容橋臂和后級的ISOP隔離型DC-DC變換器的輸入電容共用，減少了器材的使用，降低系統成本。

技術方案：為實現本發明的目的，本發明所采用的技術方案是：一種面向中高壓智能配電網的橋臂復用電力電子變壓器，包括位于高壓側的模塊化多電平變流器、中間側的輸入串聯輸出并聯隔離型DC-DC變換器和低壓側的變流器；模塊化多電平變流器用于將三相交流變換成高壓直流；隔離型DC-DC變換器用于將模塊化多電平變流器得到的高壓直流變換成低壓直流；變流器用于將低壓直流變換成負載需要的電流；模塊化多電平變流器輸出的正極連接第一個隔離型DC-DC變換器模塊的輸入側逆變橋前一橋臂的中間點，負極連接最后一個隔離型DC-DC變換器模塊的輸入電容負端；相鄰兩個隔離型DC-DC變換器模塊的連接方式為前一模塊的輸入電容負端連接后一模塊的逆變橋前一橋臂的中間點；輸入串聯輸出并聯隔離型DC-DC變換器的輸入電容串聯而成的橋臂作為上一級模塊化多電平變流器的電容橋臂，前后兩級共用一個電容橋臂。

進一步，低壓側為三相四橋臂逆變器，三相四橋臂逆變器用于將低壓直流變換成三相四線交流。