[發明專利]一種具有故障隔離功能的串聯變流模塊及電力電子變壓器

在審

• 申請號: 201910311108.5
• 申請日: 2019-04-18
• 公開（公告）號: CN110011280A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發明（設計）人: 楊曉梅;吳爭;吉宇;費益軍;徐曉軼;陳銘明;袁宇波;李強
• 申請（專利權）人: 國網江蘇省電力有限公司;國網江蘇省電力有限公司南通供電分公司
• 主分類號: H02H7/12
• 分類號: H02H7/12;H02M5/293;H02M5/16
• 代理公司: 南通市永通專利事務所(普通合伙) 32100
• 代理人: 葛雷

本發明公開了一種具有故障隔離功能的串聯變流模塊和基于多個該串聯變流模塊的電力電子變壓器，在串聯變流模塊的輸入端口和輸出端口均并聯連接一個開關，用于在串聯變流模塊檢測到自身故障時，將輸入端口和輸出端口的并聯開關導通，使其輸入端口和輸出端口為短路或旁路狀態，以此來隔離串聯變流模塊的故障，避免故障的進一步擴大或避免由于串聯變流模塊的故障造影響其他模塊電路的工作。該電力電子變壓器應用了若干個所述串聯變流模塊，由于具有每個串聯變流模塊出現故障時能夠自身隔離，避免其故障造成對其他串聯變流模塊工作的影響，只要輸入電壓仍然在模塊設定的運行范圍內，整個電力電子變壓器系統仍然正常工作。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，具體涉及一種具有故障隔離功能的串聯變流模塊及變流器。

背景技術

電力電子變壓器具有將交流電壓轉變為直流后再通過半導體開關器件以及電子元件和高頻變壓器繞組組成一種高頻交流輸出的電力電子裝置。電力電子變壓器中包括將低頻交流電轉換為高頻交流電的串聯變流模塊。當串聯變流模塊自身出現故障時，現有技術中未有針對的串聯變流模塊出現故障時進行故障隔離的措施。由于缺少變流模塊故障隔離措施導致故障的進一步擴大，對電力電子設備，特別是對電力電子變壓器造成不必要損失。

發明內容

針對現有技術的缺點，本發明的目的在于提出一種具有故障隔離功能的串聯變流模塊及電力電子變壓器，通過在串聯變流模塊的輸入端口和輸出端口均并聯連接一個開關，用于在串聯變流模塊檢測到自身故障時，將輸入端口和輸出端口的并聯開關導通，使其輸入端口和輸出端口為短路或旁路狀態，以此來隔離串聯變流模塊的故障。另外，基于該變流模塊本發明還提出了一種具有故障隔離的電力電子變壓器。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種具有故障隔離功能的串聯變流模塊，其特征在于，所述串聯變流模塊包括輸入端口和輸出端口，所述串聯變流模塊配置為將低頻交流輸入轉換為高頻交流輸出；所述輸入端口為低頻交流側，所述輸出端口為高頻交流側；所述輸入端口并聯第一開關，所述輸出端口并聯第二開關；若所述串聯變流模塊正常工作時，控制所述第一開關和所述第二開關處于斷開狀態；若所述串聯變流模塊檢測到自身故障時，控制所述第一開關和所述第二開關處于導通狀態，隔離故障。

優選的，所述第一開關和所述第二開關為雙向開關。

優選的，所述雙向開關為雙向晶閘管、機械開關、兩個反向并聯的單向晶閘管或兩個反向并聯的IGBT。

一種電力電子變壓器，包括：高壓側、低壓側、n個上述所述的串聯變流模塊及隔離變壓器，所述隔離變壓器包括n個原邊繞組及n個副邊繞組，n為大于等于2的正整數；所述電力電子變壓器的所述高壓側配置為n個所述串聯變流模塊的所述輸入端口串聯連接；所述隔離變壓器的所述n個原邊繞組分別與n個所述串聯變流模塊的所述輸出端口一一并聯連接；所述隔離變壓器的所述n個副邊繞組串聯后耦合連接于所述電力電子變壓器的低壓側。

優選的，所述低壓側耦合連接低壓有源橋，所述低壓有源橋的具有一直流輸出端。

優選的，在所述高壓側中，通過n個所述串聯變流模塊的所述輸入端口串聯連接，若高壓側通過串聯承受的總電壓為Vin，則每個所述串聯變流模塊輸入端口的電壓u11＝Vin/n；若所述低壓側的輸出電壓為Vs，則所述串聯變流模塊的輸出電壓其中為所述隔離變壓器原邊繞組與副邊繞組的匝數比。

優選的，若其中一個所述串聯變流模塊出現故障，通過控制所述第一開關和第二開關將所述串聯變流模塊的輸入端口和輸出端口短路閉合，此時其余未出現故障的所述串聯變流模塊輸入端口電壓為輸出端口電壓為