[發明專利]一種高頻控制補償型可控交流配電變壓器

有效

• 申請號: 201910354847.2
• 申請日: 2019-04-29
• 公開（公告）號: CN110086355B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 蔡生亮;梁得亮;柳軼彬;張明康;周堃
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02M5/458
• 分類號: H02M5/458;H02M3/335
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種高頻控制補償型可控交流配電變壓器，包括三相三繞組工頻主變壓器和高頻集成變換器分。工頻主變壓器實現了大部分功率的傳輸，高頻集成變換器部分實現少部分功率的補償。本發明通過高頻部分的電力電子器件將工頻轉換至高頻，再通過高頻變壓器耦合到副邊，在副邊再采用電力電子器件進行變換將高頻方波重新變為工頻的信號，達到變壓的目的。本發明高頻控制補償型可控交流配電變壓器可通過電力電子器件的控制實現主變壓器負載電壓的穩定控制和電網電流的實時控制，提高電能質量，同比現有公開技術，不僅具備傳統變壓器的功能，而且達到電壓電流可控的效果，另外地采用高頻變壓器又大大減小了現有技術工頻隔離變壓器的體積。

技術領域

本發明屬于變壓器技術領域，具體涉及一種高頻控制補償型可控交流配電變壓器。

背景技術

智能電網未來的發展趨勢對于配電變壓器提出了新的要求，除了擁有電壓等級變換，電能傳遞等基本功能外，還應兼具功率因數校正、諧波抑制、無功補償、不對稱控制等多種功能。傳統的電力變壓器可以實現電壓等級的變化和電氣隔離，完成能量的傳輸，但是體積大重量大且可控性差，不能對電力變壓器兩側功率因數進行調節，也不能對負載端電壓電流進行控制，無法不能滿足智能電網的需求。近年來，配電網智能化不斷加快，此后出現了電力電子變壓器、混合式變壓器等新型配電變壓器。電力電子變壓器作為配電變壓器能完成傳統變壓器的變壓、隔離、能量傳輸等功能，也可以完成電能質量的調節、潮流控制等功能，但在容量大的情況下，整機裝置效率低下，可靠性差。而混合式配電變壓器具備了傳統變壓器的高效可靠的優點，而且提升了傳統配電變壓器的可控性，十分適合未來配電網智能化的發展需求，但其具有兩個變壓器組和變流器輸出連接電感等，導致其分立磁器件過多，導致其體積過大，未來配電變壓器需要向大容量、可控性好、高可靠性和小型集成化進行發展。

發明內容

本發明的目的在于提出一種高頻控制補償型可控交流配電變壓器，其以傳統變壓器為主體進行能量的傳輸，配置高頻集成變換器對電能質量進行提高，具有體積小、容量大、效率高、可控性好的優點。

本發明采用如下技術方案來實現的：

一種高頻控制補償型可控交流配電變壓器，包括三相三繞組工頻主變壓器和高頻集成變換器；其中，

高頻集成變換器包括依次串聯的第一低通濾波器、電壓控制PWM變流器、高壓側直流母線電容、第一單相PWM控制器、高頻變壓器、第二單相PWM控制器、低壓側直流母線電容、電流控制PWM變流器和第二低通濾波器；

三相三繞組工頻主變壓器包括A、B、C三相，每相包括一次側繞組、負載繞組和補償繞組，一次繞組首端接入高壓交流電網，末端與高頻集成變換器連接，經過高頻集成變換器中的低通濾波器濾波后與電壓控制PWM變流器交流側相連，三相三繞組工頻主變壓器的補償繞組通過第二低通濾波器濾波后與電流控制PWM變流器交流側相連，并通過高頻集成變換器的電壓控制PWM變流器來進行三相三繞組工頻主變壓器一次側電壓補償實現負載繞組電壓的穩定控制，通過電流控制PWM變流器對補償繞組電流的控制實現對三相三繞組工頻主變壓器電流的實時控制；三相三繞組工頻主變壓器用于傳遞大部分功率，高頻集成變換器用于將補償工頻電能信號轉換為高頻信號進行傳輸，進一步轉換為工頻，完成工頻-高頻-工頻的補償回路。

本發明進一步的改進在于，電壓控制PWM變流器用于將工頻電壓整流存儲至高壓側直流母線電容，再由單相PWM變流器進行高頻化，高頻變壓器用于將單相PWM變流器變換的高頻交流耦合至復邊，再由電流控制PWM變流器變流至工頻。

本發明進一步的改進在于，電壓控制PWM變流器直流側與高壓側直流母線電容相連，同時高壓側直流母線電容作為第一單相PWM控制器的直流側電源，第一單相PWM控制器的輸出經過高頻變壓器后與第二單相PWM控制器的交流側連接，第二單相PWM控制器直流輸出側與低壓側直流母線電容連接，低壓側直流母線電容作為電流控制PWM變流器的輸入，電流控制PWM變流器輸出后通過第二低通濾波器接入。