[發明專利]一種基于串聯數字化穩壓器的中高壓電力電子變壓器

有效

• 申請號: 202010480717.6
• 申請日: 2020-05-30
• 公開（公告）號: CN111628665B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 王建華;范建華;徐鵬飛;李健勛;王嘉偉;王慶園;李鴻儒;張建;李偉;吳雪梅;盧峰;林志超;程艷艷;葉齊
• 申請（專利權）人: 青島鼎信通訊股份有限公司;沈陽科遠國網電力工程勘察設計有限公司
• 主分類號: H02M7/219
• 分類號: H02M7/219;H02M3/335;H02M7/5387;H02M1/14;H02J3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種基于串聯數字化穩壓器的中高壓電力電子變壓器，屬于電力電子變壓器技術領域。其系統結構包括電網側L濾波器一端與電網相連，另一端接入CHB交流側，CHB相級聯后與由直流側電壓不同的H橋結構串聯構成的數字化穩壓器交流側一端相連，最后三相的數字化穩壓器交流側剩余端連接到一點，CHB高壓直流側和數字化穩壓器的直流側分別與DAB的高壓直流側相接，各模組DAB低壓直流側相并聯，與輸出級DC/AC直流側相接。本發明通過增加數字化穩壓器來減少高壓模組數量和開關頻率，減少系統成本和提升系統效率，而且還可以增加調制的電平數量，來減少電流中的紋波，可大大降低濾波電感的感值，減少濾波成本，提升系統性能。

技術領域

本發明涉及中高壓電力電子變壓器技術領域，尤其涉及一種基于串聯數字化穩壓器的中高壓電力電子變壓器。

背景技術

在電力系統中，電能從發電廠發出，經由變壓器變換后進入輸電線路，輸電線路中的電能由變壓器變換后進入配電線路，配電線路中的電能再由變壓器變換后分配給用戶，可見，變壓器在其中起著不可替代的作用，是其中非常重要的一環。而傳統的變壓器存在體積大、損耗大、磁芯飽和和易對環境造成污染等缺陷，已經越來越滿足不了人們的需求。

因此，電力電子變壓器應運而生，其不僅可以實現高壓直流輸電、靜止無功補償、有源電力濾波等功能，而且使電力系統輸電方式更加靈活多變，同時對電網電能質量也有一定改善。其工作過程可大致描述為：電力電子變壓器分為三級結構：輸入級、隔離級、輸出級。輸入級AC/DC部分，將電網三相交流電變為高壓直流電，進入隔離級，隔離級DC/DC部分實現電壓等級變換和電氣隔離功能，將高壓直流電轉變為低壓直流電，低壓直流電輸入到輸出級，輸出級DC/AC部分將低壓直流電變為220V交流電，供給用戶使用。

由于電力電子變壓器需要進行高等級的電壓變換，對其中各部分器件的要求較高，尤其是輸入級AC/DC部分，所以采用多模塊級聯的方式進行分壓來減輕所承受的電壓，但現有的電力電子變壓器輸入級AC/DC部分由于模塊數較多，會產生控制難易程度較高、成本高、體積大等問題。而且輸入級AC/DC部分對電壓進行調制過程中產生的電平數量較少，會產生高頻紋波，增加系統損耗，不利于電氣設備的正常運行，雖然增加模塊數量可以增加電平數量，但會帶來成本問題。

發明內容

本發明針對上述缺陷及需求，提供了一種基于串聯數字化穩壓器的中高壓電力電子變壓器，該電力電子變壓器通過加入一個數字化穩壓器，來替代輸入級AC/DC中的部分H橋結構，來減少模組的數目，減少系統的成本，同時提高調制過程中的電平數目，減少電流中的高頻紋波，提高系統效率。

為了實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：一種基于串聯數字化穩壓器的中高壓電力電子變壓器，包括電網側的L濾波器、高壓側輸入級AC/DC變換器CHB、數字化穩壓器、中間隔離級DC/DC變換器DAB、輸出級DC/AC變換器，電網側的L濾波器一端與電網相連，另一端接入單模組CHB交流側其中一端，該單模組CHB交流側另一端與其他CHB模組相級聯，最后一個CHB模組交流側剩余一端與數字化穩壓器交流側一端相連，最后三相的數字化穩壓器交流側剩余端連接到一點，CHB高壓直流側和數字化穩壓器的直流側分別與DAB的高壓直流側相接，各模組DAB低壓直流側相并聯，與輸出級DC/AC直流側相接，三相相同。

進一步地，高壓側輸入級AC/DC變換器CHB由H橋模塊構成，H橋分為左右兩個橋臂，每個橋臂有兩個串聯的IGBT模塊，每個IGBT模塊包括一個IGBT和一個反并聯二極管；L濾波器每相由一個電感構成，電感一端與電網相連，另一端接入CHB的H橋左橋臂中點，右橋臂中點與后一個模組CHB左橋臂中點相級聯。

進一步地，中間隔離級DC/DC變換器DAB包括兩個H橋結構和一個中頻變壓器，兩個H橋分別位于中頻變壓器原邊和副邊，用于DC/AC變換器和AC/DC變換器，DAB高壓直流側與CHB直流側相接，經過中頻變壓器后，DAB低壓直流側輸出相并聯，形成低壓直流母線，連接到輸出級DC/AC直流側部分。