[發(fā)明專利]一種基于方波變換器的電力電子變壓器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011249139.1
• 申請(qǐng)日: 2020-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112332683A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范建華;徐鵬飛;李健勛;邵康;趙新舉;李鴻儒;康磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 青島鼎信通訊股份有限公司
• 主分類號(hào): H02M7/219
• 分類號(hào): H02M7/219
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于方波變換器的電力電子變壓器，包括A、B、C三相電路,其中，各相電路包含1個(gè)交流濾波電感和X個(gè)模組，用于將高壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電。每個(gè)模組包含Y個(gè)級(jí)聯(lián)H橋模塊和1個(gè)方波變換器，每個(gè)方波變換器包含Y個(gè)高壓模塊、1個(gè)共用磁芯式變壓器和Y個(gè)低壓模塊。本發(fā)明模塊化程度高，易于自動(dòng)化生產(chǎn)，有利于提高系統(tǒng)可靠性，同時(shí)，在模塊故障時(shí)，系統(tǒng)可冗余度高，具有較高的控制靈活性，便于進(jìn)一步的推廣使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高壓電力電子變壓器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于方波變換器的電力電子變壓器。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的不斷發(fā)展，對(duì)整個(gè)交流電網(wǎng)的穩(wěn)定、安全運(yùn)行的要求逐漸變高。傳統(tǒng)變壓器作為交流電網(wǎng)的重要組成部分，其體積較大，且空載損耗和負(fù)載損耗較大，僅具備交流電壓轉(zhuǎn)化的功能。而電力電子變壓器作為智能電網(wǎng)的重要組成部分，具有較好的發(fā)展前景。它由電力電子變換器拓?fù)湟约案哳l變壓器組成，可以實(shí)現(xiàn)交流高電壓到直流低電壓的快速轉(zhuǎn)換供給各種直流負(fù)載，同時(shí)可以根據(jù)需要在直流側(cè)加入逆變?cè)O(shè)備產(chǎn)生220V的交流低電壓，同時(shí)具有無(wú)功補(bǔ)償以及諧波補(bǔ)償?shù)亩喾N優(yōu)點(diǎn)。

電力電子變壓器可以分為輸入級(jí)、隔離級(jí)、輸出級(jí)，輸入級(jí)對(duì)應(yīng)AC/DC電路，隔離級(jí)對(duì)應(yīng)DC/DC電路，輸出級(jí)對(duì)應(yīng)相關(guān)逆變?cè)O(shè)備、直流轉(zhuǎn)換設(shè)備。隔離級(jí)作為電力電子變壓器的重要組成部分，將功率由輸入級(jí)傳輸至輸出級(jí)。電力電子變壓器輸入為高交流電壓，所以整個(gè)系統(tǒng)需要?jiǎng)澐譃槎鄠€(gè)模組進(jìn)行分壓來(lái)降低開(kāi)關(guān)管應(yīng)力。

當(dāng)前電力電子變壓器功率器件常選用高功率開(kāi)關(guān)管，以IGBT為主，其耐壓通流能力高，可以應(yīng)用于大功率場(chǎng)合，同時(shí)一般以功率模塊的形式對(duì)2或4個(gè)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行封裝，不利于自動(dòng)化生產(chǎn)。而且其適用開(kāi)關(guān)頻率較低，與之相對(duì)應(yīng)，中高頻變壓器磁芯一般選用納米晶材料，同樣對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)的工藝提出極高的要求，相應(yīng)變換器體積大，可靠性較差。同時(shí)，高功率開(kāi)關(guān)管在同等電壓等級(jí)下模組數(shù)量較少，在模組發(fā)生故障時(shí)模組的冗余數(shù)量受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，提供了一種基于方波變換器的電力電子變壓器，選用相對(duì)較低功率的開(kāi)關(guān)管，與高功率開(kāi)關(guān)管組成的功率單元相對(duì)比，較低功率的開(kāi)關(guān)管可以選用直插式器件，開(kāi)關(guān)頻率的選擇范圍更大，對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)的工藝要求大大降低，可靠性得以提高。同一模組內(nèi)根據(jù)電壓等級(jí)分為多個(gè)模塊，多個(gè)模塊之間共用一個(gè)共用磁芯式變壓器，相比于多個(gè)獨(dú)立磁芯式變壓器節(jié)省大量成本，磁芯材料可以選用鐵氧體，其高頻特性更好，并且利于進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種基于方波變換器的電力電子變壓器，將高壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓直流電，包括A、B、C三相電路。

A、B、C三相電路的各相電路包含1個(gè)交流濾波電感和X個(gè)模組，其中，每個(gè)交流濾波電感一端連接高壓交流電網(wǎng)，另一端連接各相第一個(gè)模組的進(jìn)線，各相的X個(gè)模組輸入側(cè)串聯(lián)連接，且各相第X個(gè)模組出線以星型連接方式進(jìn)行連接，同時(shí)所有模組輸出側(cè)并聯(lián)接入直流輸出母線；

模組，用于將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，包含Y個(gè)級(jí)聯(lián)H橋模塊和1個(gè)方波變換器，其中Y個(gè)級(jí)聯(lián)H橋模塊的輸入側(cè)串聯(lián)連接，輸出側(cè)連接至方波變換器輸入側(cè)；

方波變換器具有多組輸入，在部分高壓模塊故障時(shí)，可以冗余相應(yīng)高壓模塊及其對(duì)應(yīng)的級(jí)聯(lián)H橋模塊，由同模組內(nèi)其他高壓模塊傳輸能量，可以實(shí)現(xiàn)少入多出的功能，支撐輸出電壓。Y個(gè)低壓模塊輸出串聯(lián)后與其他模組并聯(lián)，在低壓模塊故障時(shí)，通過(guò)將各個(gè)輸出節(jié)點(diǎn)并聯(lián)，其他模組可以支撐輸出電壓，從而達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的效果。

方波變換器包含Y個(gè)高壓模塊、1個(gè)共用磁芯式變壓器和Y個(gè)低壓模塊，其中，Y個(gè)高壓模塊的輸入側(cè)作為方波變換器的輸入側(cè)分別于Y個(gè)級(jí)聯(lián)H橋模塊連接，輸出側(cè)則連接共用磁芯式變壓器的輸入繞組，共用磁芯式變壓器的輸出側(cè)連接Y個(gè)低壓模塊的輸入側(cè)，Y個(gè)抵押模塊的輸出側(cè)串聯(lián)連接，且具有Y-1個(gè)連接節(jié)點(diǎn)，以大寫(xiě)字母表示，不同模組間的此節(jié)點(diǎn)相互連接。