[發明專利]一種基于半橋級聯型三電平的模塊化固態變壓器

在審

• 申請號: 201811064208.4
• 申請日: 2018-09-12
• 公開（公告）號: CN109194137A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 張建文;周劍橋;施剛;蔡旭;陳偉;羅乃好;黃超;姚旭;饒芳權
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;海南金盤智能科技股份有限公司;海南金盤電氣研究院有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 徐紅銀

1.一種基于半橋級聯型三電平的模塊化固態變壓器，其特征在于：包括模塊化多電平換流器(MMC)、多個隔離型雙有源橋變換器(DAB)以及三相全橋逆變器，所述模塊化多電平換流器(MMC)的子模塊和所述隔離型雙有源橋變換器(DAB)互聯，其中，

所述模塊化多電平換流器(MMC)的子模塊和所述隔離型雙有源橋變換器(DAB)輸入端均采用半橋級聯三電平結構；

所述隔離型雙有源橋變換器(DAB)交流側串接電容以隔離三電平輸出電壓中的直流分量；

所述隔離型雙有源橋變換器(DAB)的輸出端采用全橋結構，通過多個所述隔離型雙有源橋變換器(DAB)輸出端并聯形成低壓直流母線；

所述三相全橋逆變器接在所述低壓直流母線上，并形成低壓交流端口。

2.根據權利要求1所述的基于半橋級聯型三電平的模塊化固態變壓器，其特征在于：所述模塊化多電平換流器(MMC)的子模塊采用兩個半橋級聯的方式，實現半橋級聯三電平結構，以減少模塊數量以及后級隔離型雙有源橋變換器(DAB)數量。

3.根據權利要求1所述的基于半橋級聯型三電平的模塊化固態變壓器，其特征在于：所述模塊化多電平換流器(MMC)的交流端口與中壓交流配電網相連，中壓直流端口與中壓直流配電網相連。

4.根據權利要求1所述的基于半橋級聯型三電平的模塊化固態變壓器，其特征在于：所述隔離型雙有源橋變換器(DAB)的輸入級采用半橋級聯三電平結構，以匹配所述模塊化多電平換流器(MMC)的子模塊的電壓等級，在所述隔離型雙有源橋變換器(DAB)中頻交流側串聯電容以隔離電壓中的直流分量，中間級為中頻隔離變壓器，以實現故障隔離和變壓功能，輸出級采用全橋結構，且輸出端口為多個隔離型雙有源橋變換器(DAB)并聯形成的低壓直流端口，可與低壓直流配電網相連。

5.根據權利要求1所述的基于半橋級聯型三電平的模塊化固態變壓器，其特征在于：所述半橋級聯三電平結構通過所述模塊化多電平換流器(MMC)的半橋子模塊級聯組合而成，其交流端口輸出三電平交流電壓，而直流端口輸出兩倍電容電壓；所述橋級聯型三電平結構用于所述模塊化多電平換流器(MMC)的子模塊與所述隔離型雙有源橋變換器(DAB)輸入側，兩者通過所述直流端口實現互聯，而為了隔離直流分量，所述隔離型雙有源橋變換器(DAB)輸入側的半橋級聯型三電平結構的出口串接電容。

6.根據權利要求1-5任一項所述的基于半橋級聯型三電平的模塊化固態變壓器，其特征在于：所述低壓直流母線可通過三相全橋逆變器，使所述模塊化固態變壓器提供低壓交流端口，該端口可與低壓交流配電網相連。

7.根據權利要求1-5任一項所述的基于半橋級聯型三電平的模塊化固態變壓器，其特征在于：所述模塊化多電平換流器(MMC)用于實現中壓交流配電網和中壓直流配電網的互聯；所述模塊化多電平換流器(MMC)的子模塊的電容側和所述隔離型雙有源橋變換器(DAB)連接，實現中壓網絡和低壓直流配電網的互聯；通過所述三相全橋逆變器實現低壓直流配電網和低壓交流配電網的互聯，從而使得所述模塊化固態變壓器能用于實現多電壓等級及多種交直流形態的配電網互聯。