[發(fā)明專利]面向中高壓智能配電網(wǎng)的電力電子變壓器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710542198.X
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107370392B
• 公開（公告）日: 2019-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳武;薛晨煬
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M7/219;H02M3/335;H02M7/5387;H02M1/14;H02M1/32
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發(fā)明公開了一種面向中高壓智能配電網(wǎng)的電力電子變壓器，包括位于高壓側(cè)的模塊化多電平變流器、中間側(cè)的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)隔離型DC?DC變換器和低壓側(cè)的變流器；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(cè)逆變橋前一橋臂的中間點(diǎn)，負(fù)極連接最后一個隔離型DC?DC變換器模塊的輸入電容負(fù)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(fù)端連接后一模塊的逆變橋前一橋臂的中間點(diǎn)。本發(fā)明可以避免在MMC模塊輸出電壓短路的情況下，ISOP輸入電容短路的問題；ISOP模塊間采用交錯控制的調(diào)節(jié)方式，使得輸入電流紋波減小，有利于降低系統(tǒng)體積；成本較低，便于進(jìn)一步的推廣應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)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(wǎng)的電力電子變壓器。

背景技術(shù)

智能電網(wǎng)及其相關(guān)技術(shù)的推廣應(yīng)用有力的推動了我國在能源領(lǐng)域的節(jié)能，促進(jìn)風(fēng)能太陽能等可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電，使未來電網(wǎng)朝著更加智能、靈活、互動的方向發(fā)展。而未來智能電網(wǎng)的各項(xiàng)目標(biāo)和功能，如高供電質(zhì)量、便于可再生能源發(fā)電接入等功能能否實(shí)現(xiàn)，很大程度上取決于電網(wǎng)中電氣設(shè)備的性能和智能化水平。

配電變壓器是配電網(wǎng)中最重要和應(yīng)用最普遍的一類設(shè)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(chǎn)量達(dá)5000萬kVA左右，約占變壓器總年產(chǎn)量的1/3。因此，配電變壓器的技術(shù)性能與經(jīng)濟(jì)指標(biāo)都會直接影響未來智能電網(wǎng)的供電電能質(zhì)量和智能化程度。然而，傳統(tǒng)的配電變壓器與智能電網(wǎng)的智能、兼容、高供電質(zhì)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(bǔ)償?shù)裙δ芗谝簧淼碾娏﹄娮幼儔浩鞒蔀閷鹘y(tǒng)變壓器及電力電子設(shè)備進(jìn)行集成優(yōu)化、提高電網(wǎng)設(shè)備智能化水平的重要設(shè)備。

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

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對以上問題，本發(fā)明提出一種面向中高壓智能配電網(wǎng)的電力電子變壓器，ISOP隔離型DC-DC變換器系統(tǒng)輸入端采用新的輸入串聯(lián)方式，在MMC模塊輸出電壓短路時避免電容短路問題。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種面向中高壓智能配電網(wǎng)的電力電子變壓器，包括位于高壓側(cè)的模塊化多電平變流器、中間側(cè)的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)隔離型DC-DC變換器和低壓側(cè)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(fù)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(cè)逆變橋前一橋臂的中間點(diǎn)，負(fù)極連接最后一個隔離型DC-DC變換器模塊的輸入電容負(fù)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(fù)端連接后一模塊的逆變橋前一橋臂的中間點(diǎn)。

進(jìn)一步，低壓側(cè)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。

進(jìn)一步，高壓側(cè)的模塊化多電平變流器采用基于電網(wǎng)電壓的定向矢量控制策略；中間側(cè)的輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)隔離型DC-DC變換器采用雙極性調(diào)制方式；低壓側(cè)的變流器采用雙閉環(huán)控制策略。