專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有多繞組隔離變壓器的電力電子變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力電子變壓器。
背景技術(shù)：
電力變壓器是電力系統(tǒng)的基本組成設(shè)備。其突出優(yōu)點(diǎn)是制作工藝簡(jiǎn)單、可靠性高、 價(jià)格低廉；但是這種電力變壓器僅能實(shí)現(xiàn)單一的電壓等級(jí)變換、電能的隔離傳遞，但是由 于鐵磁元件的非線性造成了電網(wǎng)電壓和電流的畸變產(chǎn)生諧波污染，而且不能維持次級(jí)電壓 恒定，不具備對(duì)電壓、電流的連續(xù)調(diào)節(jié)和綜合控制能力，不能實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)其他設(shè)備的互動(dòng)， 不能滿足未來(lái)智能電網(wǎng)的要求。電力電子變壓器是隨著電力電子的技術(shù)進(jìn)步而出現(xiàn)的一 種新型智能化的可用于電力系統(tǒng)電能變換和傳遞的新型電力設(shè)備。自上個(gè)世紀(jì)70年代以 來(lái)，國(guó)內(nèi)外研究人員已經(jīng)提出了多種具體的實(shí)施方案。如美國(guó)GE公司首先提出了一種具 有高頻鏈接的AC/AC變換電路；2000年，在ABB公司的支持下，美國(guó)密蘇里大學(xué)羅拉分校 (University of Missouri Rolla)禾口普度大學(xué)(Purdue University)研制成功10kVA，單 相7200V/240V電力電子變壓器的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)；美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校(Universityof Wisconsin Madison)研制成功10kW，三相230V/230V的電力電子變壓器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。美國(guó)電 力科學(xué)研究院(EPRI)在2001年提出"Intelligrid"(智能電網(wǎng))的概念后，就已開(kāi)始研究 智能電網(wǎng)所需的智能配電設(shè)備技術(shù)，經(jīng)過(guò)深入調(diào)研，就將基于現(xiàn)代電力電子技術(shù)的智能通 用變壓器(Intelligent Universal Transformer ;IUT)作為其智能配電網(wǎng)中的重要研發(fā)工 作之一，于2005年采用HV-IGBT研制出2. 4kV， 20kVA的智能通用變壓器樣機(jī)，2008年開(kāi)始 研制100kVA 15kV樣機(jī)，目前正在進(jìn)行中。其目標(biāo)就是研制和推廣使用智能通用變壓器，取 代目前廣泛使用傳統(tǒng)的配電電力變壓器，使其成為未來(lái)智能電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備和組成部分。
中國(guó)專(zhuān)利ZL 02139030. 4、 ZL200510019091. 4、 ZL200910025824. 3等電力電子變 壓器具有各自特點(diǎn)，但是這些實(shí)現(xiàn)方案中，級(jí)聯(lián)主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中均采用與高壓輸入級(jí)聯(lián) 個(gè)數(shù)同樣個(gè)數(shù)的單一輸入繞組、單一輸出繞組的隔離變壓器實(shí)現(xiàn)隔離鏈接及同樣級(jí)數(shù)的低 壓輸出級(jí)。這些結(jié)構(gòu)的不足在于，在實(shí)現(xiàn)高電壓輸入情況下，給多級(jí)級(jí)聯(lián)的電力電子變壓器 在控制、安裝等工程實(shí)現(xiàn)過(guò)程增加了復(fù)雜度和制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種具有多輸入繞組單輸出繞組隔離 變壓器鏈接的電力電子變壓器，本發(fā)明不僅可以實(shí)現(xiàn)一般傳統(tǒng)電力變壓器的功能，而且還 能保障次級(jí)供電電壓恒定，同時(shí)具備對(duì)電壓電流的連續(xù)調(diào)節(jié)和綜合控制能力，可以實(shí)現(xiàn)能 量的雙向流動(dòng)以及與電網(wǎng)其他設(shè)備的互動(dòng)，能夠滿足未來(lái)智能電網(wǎng)的需求。
本發(fā)明具有多輸入繞組單輸出繞組隔離鏈接變壓器的電力電子變壓器由m組具 有多輸入繞組單輸出繞組隔離變壓器鏈接的電力電子變壓器基本單元模塊(l《m《3)和 一組低壓輸出級(jí)組成。高壓輸入級(jí)，隔離鏈接級(jí)組成所述的電力電子變壓器基本單元模塊。 一組基本單元模塊和一組低壓輸出級(jí)可構(gòu)建一臺(tái)單相輸入，三相四線輸出的電力電子變壓器。所述的基本單元模塊用于構(gòu)建三相輸入的電力電子變壓器時(shí)，三個(gè)基本單元模塊拓?fù)?結(jié)構(gòu)相同并且獨(dú)立。每個(gè)基本單元模塊由高壓輸入級(jí)、隔離鏈接級(jí)組成。高壓輸入級(jí)采用n 組H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊級(jí)聯(lián)(n為大于l的整數(shù))。輸入電壓從高壓輸入級(jí)的H橋型AC-DC 功率轉(zhuǎn)換模塊的交流電感的輸入端輸入，高壓輸入級(jí)H橋型功率AC-DC轉(zhuǎn)換模塊的直流輸 出端與隔離鏈接級(jí)中的H橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸入端連接，隔離鏈接級(jí)中的H 橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸出端與低壓輸出級(jí)DC-AC的直流輸入端連接。
高壓輸入級(jí)采用n組H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊級(jí)聯(lián)，每個(gè)級(jí)聯(lián)H橋型功率轉(zhuǎn)換 模塊的交流輸入側(cè)串聯(lián)連接一支交流輸入電感，級(jí)聯(lián)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸出側(cè)并 聯(lián)連接一支直流儲(chǔ)能電容器。隔離鏈接級(jí)由一組具有n組輸入繞組，一組輸出繞組的隔離 變壓器，n組H橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊、一組H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊，以及直流側(cè)儲(chǔ) 能電容器組成，H橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊的個(gè)數(shù)與隔離變壓器輸入繞組的組數(shù)、高壓輸入 級(jí)的H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊的級(jí)聯(lián)個(gè)數(shù)相同。隔離變壓器可為中頻或高頻變壓器。低 壓輸出級(jí)由一組連接在公共直流母線上的DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊組成，所述的DC-AC功率轉(zhuǎn) 換模塊的輸出端連接一組LC濾波器。 高壓輸入級(jí)中，級(jí)聯(lián)第一級(jí)交流輸入電感的一端連接高壓輸入相電壓，高壓輸入 相電壓從級(jí)聯(lián)第一級(jí)交流輸入電感的一端輸入，級(jí)聯(lián)第一級(jí)交流輸入電感的另一端連接級(jí) 聯(lián)第一級(jí)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的一個(gè)交流輸入端，級(jí)聯(lián)第一級(jí)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的另一 個(gè)交流輸入端連接級(jí)聯(lián)第二級(jí)交流輸入電感的一端，第二級(jí)交流輸入電感的另一端連接級(jí) 聯(lián)第二級(jí)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的一個(gè)交流輸入端，級(jí)聯(lián)第二級(jí)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的另一 個(gè)交流輸入端連接級(jí)聯(lián)第三級(jí)交流輸入電感的一端，第三級(jí)交流輸入電感的另一端連接級(jí) 聯(lián)第三級(jí)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的一個(gè)交流輸入端，級(jí)聯(lián)第三級(jí)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的另一 個(gè)交流輸入端連接級(jí)聯(lián)第四級(jí)輸入電感的一端，其余級(jí)聯(lián)各級(jí)的連接方式與級(jí)聯(lián)一級(jí)至三 級(jí)相同，如此循環(huán)；最后一級(jí)級(jí)聯(lián)的H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的另一交流輸入端連接高壓輸入 相電壓的N相，所述N相為三相四線交流輸入電壓的中線或單相交流輸入電壓的零線。所 述每一級(jí)聯(lián)的H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸出側(cè)均并聯(lián)一支直流儲(chǔ)能電容，每一級(jí)聯(lián)的H 橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸出是高壓輸入級(jí)的輸出。 隔離鏈接級(jí)由一組具有n組輸入繞組和一組輸出繞組的隔離變壓器、n組H橋型 DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊(n為大于1的整數(shù))、一組H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊，以及直流側(cè)儲(chǔ) 能電容器組成。隔離鏈接級(jí)中所述的H橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸入端與高壓輸入 級(jí)的H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸出端相連接，所述的H橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊的交流 輸出端連接隔離變壓器的一組輸入繞組，所述的H橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊的級(jí)聯(lián)個(gè)數(shù)、隔 離變壓器的輸入繞組組數(shù)與高壓輸入級(jí)的H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的個(gè)數(shù)相等，隔離變壓器的 次級(jí)繞組連接一組所述的H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊的交流輸入端，所述的H橋型AC-DC 功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸出端并聯(lián)一支直流儲(chǔ)能電容，所述的H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊的 直流輸出作為低壓輸出級(jí)的輸入。 低壓輸出級(jí)中，DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊與隔離鏈接級(jí)中所述的H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn) 換模塊的直流輸出母線連接，所述的DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊的三相輸出端均串接一支交流輸 出濾波電感，交流輸出濾波電感的另一端作為三相交流電壓U、V、W輸出；N相直接從所述的 DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊弓I出，所述的DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊輸出端U-N、 V_N、 W-N、均并聯(lián)連接一支交流輸出濾波電容。 所述的n為大于1的整數(shù)。本發(fā)明所述的高壓輸入級(jí)的AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊、隔離鏈接級(jí)的DC-AC功率轉(zhuǎn)換 模塊和低壓輸出級(jí)的AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊均采用單相全橋電路。
本發(fā)明電力電子變壓器具有以下技術(shù)特點(diǎn) (1)可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)電力變壓器的變壓、隔離、能量傳遞等基本功能；
(2)隔離鏈接級(jí)采用了具有N組輸入繞組，一組輸出繞組的隔離鏈接變壓器，n組 H橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊(n為大于1的整數(shù))、一組H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)，其 隔離鏈接變壓器次級(jí)低壓AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸出可以采用并聯(lián)或串聯(lián)方式組成 共用直流母線； (3)能夠?qū)崿F(xiàn)功率的雙向流動(dòng)，具有改善電能質(zhì)量，快速調(diào)節(jié)電壓、電流的能力；
(4)在構(gòu)建三相交流輸入時(shí)，三組具有n組輸入繞組，一組輸出繞組的隔離鏈接變 壓器次級(jí)繞組的三個(gè)AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊直流輸出母線可以采用并聯(lián)連接或者串聯(lián)連接 的方式； (5)通過(guò)組合可以實(shí)現(xiàn)單相到三相或者三相到三相的電能轉(zhuǎn)換，是一種可以適應(yīng) 未來(lái)電網(wǎng)需求，滿足不同電力能量轉(zhuǎn)換需要的新型電力變壓器結(jié)構(gòu)，可以替代傳統(tǒng)電力變 壓器。


圖1本發(fā)明具有單相交流輸入，三相四線交流輸出的電力電子變壓器原理結(jié)構(gòu)框 圖； 圖2本發(fā)明實(shí)施例1具有三相四線交流輸入，三相四線交流輸出的電力電子變壓 器原理結(jié)構(gòu)框圖，隔離鏈接變壓器次級(jí)三祖AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸出母線采用并聯(lián) 連接方式； 圖3本發(fā)明實(shí)施例2具有三相四線交流輸入，三相四線交流輸出的電力電子變壓 器原理結(jié)構(gòu)框圖，隔離鏈接變壓器次級(jí)三祖AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸出母線采用串聯(lián) 連接方式； 圖中1具有多輸入繞組單輸出繞組隔離變壓器鏈接的電力電子變壓器基本單元 模塊，2高壓輸入級(jí)，3隔離鏈接級(jí)，4隔離鏈接變壓器，5低壓輸出級(jí)，6-l、6-2，……6_n高 壓輸入級(jí)的H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊，7-1 、7-2……7_n H橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊，8低 壓輸出側(cè)H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊，9低壓輸出側(cè)直流母線儲(chǔ)能電容，10低壓輸出級(jí)的 DC-AC三相交流功率轉(zhuǎn)換模塊，Ll、 L2、……Ln高壓輸入級(jí)的交流輸入電感，Cl、 C2、…… Cn高壓輸入級(jí)功率轉(zhuǎn)換模塊直流輸出側(cè)母線儲(chǔ)能電容，Lu低壓輸出級(jí)的功率轉(zhuǎn)換模塊U相 交流輸出濾波電感，Lv低壓輸出級(jí)的功率轉(zhuǎn)換模塊V相交流輸出濾波電感，Lw低壓輸出級(jí) 的W相功率轉(zhuǎn)換模塊交流輸出濾波電感，Cu低壓輸出級(jí)的功率轉(zhuǎn)換模塊U-N相間并聯(lián)濾波 電容，Cv低壓輸出級(jí)的功率轉(zhuǎn)換模塊V-N相間并聯(lián)濾波電容，Cw低壓輸出級(jí)的功率轉(zhuǎn)換模 塊W-N相間并聯(lián)濾波電容。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。 圖1所示為本發(fā)明基本單元模塊l，低壓輸出級(jí)5組成的單相輸入，三相四線輸出 的電力電子變壓器。 基本單元模塊1由高壓輸入級(jí)2、隔離鏈接級(jí)3組成。高壓輸入級(jí)2采用n個(gè)H橋 型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊6-1 、6-2， 6-n級(jí)聯(lián)而成(n為大于1的整數(shù))，每個(gè)H橋型AC-DC
功率轉(zhuǎn)換模塊(6-1 、6-2，……6-n)的交流輸入側(cè)連接一支交流輸入電感(L1，L2，……Ln)
(n為大于1的整數(shù))，每個(gè)H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸出側(cè)并聯(lián)連接一支直流母 線儲(chǔ)能電容(C1，C2，……Cn) (n為大于1的整數(shù))。級(jí)聯(lián)第一級(jí)交流輸入電感LI的一端連 接A相高壓輸入電壓，級(jí)聯(lián)第一級(jí)交流輸入電感LI的另一端連接級(jí)聯(lián)第一級(jí)H橋型AC-DC 功率轉(zhuǎn)換模塊6-1的一個(gè)交流輸入端，級(jí)聯(lián)第一級(jí)H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊6-1的另一 個(gè)交流輸入端連接級(jí)聯(lián)第二級(jí)交流輸入電感L2的一端，級(jí)聯(lián)第二級(jí)交流輸入電感L2的另 一端連接級(jí)聯(lián)第二級(jí)H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊6-2的一個(gè)交流輸入端，級(jí)聯(lián)第二級(jí)轉(zhuǎn)換 模塊6-2的另一個(gè)交流輸入端連接級(jí)聯(lián)第三級(jí)交流輸入電感L3的一端，級(jí)聯(lián)第三級(jí)交流輸 入電感L3的另一端連接級(jí)聯(lián)第三級(jí)H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊6-3的一個(gè)交流輸入端，級(jí) 聯(lián)第三級(jí)H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊6-3的另一個(gè)交流輸入端連接級(jí)聯(lián)第四級(jí)交流輸入電 感L4的一端，其余級(jí)聯(lián)各級(jí)的連接方式與級(jí)聯(lián)一級(jí)至三級(jí)相同，如此循環(huán)。級(jí)聯(lián)第n級(jí)H 橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊6-n (n為大于1的整數(shù))的另一交流輸入端連接高壓輸入電壓N 相。每一級(jí)級(jí)聯(lián)H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸出是高壓輸入級(jí)的輸出。隔離鏈接級(jí) 3由一臺(tái)具有n組輸入繞組(n為大于1的整數(shù))， 一組輸出繞組的隔離變壓器、n組H橋型 DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊(n為大于1的整數(shù))、一組H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8，以及輸出側(cè) 直流母線儲(chǔ)能電容器組成。第一級(jí)H橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊7-1的直流輸入端與高壓輸 入級(jí)中的級(jí)聯(lián)第一級(jí)H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊6-1的直流輸出端相連接，所述的第一級(jí)H 橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊7-1的交流輸出端連接隔離變壓器4的第一組輸入繞組，所述的 第一級(jí)H橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊7-1的級(jí)聯(lián)個(gè)數(shù)、隔離變壓器4的輸入繞組組數(shù)與高壓 輸入級(jí)所述的級(jí)聯(lián)第一級(jí)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊6-1的個(gè)數(shù)相等。隔離變壓器4的次級(jí)繞組 連接H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8的輸入端，所述的H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8的直流 輸出端并聯(lián)一支輸出側(cè)直流母線儲(chǔ)能電容9。所述的H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8的直流 輸出是隔離鏈接級(jí)3的輸出。低壓輸出級(jí)5中低壓輸出級(jí)DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊10的輸入 與隔離鏈接級(jí)3H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8的直流輸出母線連接，低壓輸出級(jí)DC-AC功率 轉(zhuǎn)換模塊10的三相四線交流輸出電壓U相連接U相交流輸出濾波電感Lu的一端，U相濾 波電感Lu的另一端與N相之間并聯(lián)一支U-N相間交流濾波電容Cu作為U相交流電壓輸出 端，V相連接交流輸出V相濾波電感Lv的一端，V相濾波電感Lv的另一端與N相之間并聯(lián) 一支V-N相間交流濾波電容Cv作為V相交流電壓輸出端，W相連接交流輸出W相濾波電感 Lw的一端，W相濾波電感Lw的另一端與N相之間并聯(lián)一支W-N相間交流濾波電容Cw作為 W相交流電壓輸出端，N相直接從DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊10引出。U、 V、 W、 N是三相四線交流 電壓輸出端。 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1具有三相四線交流輸入，一組三相四線交流輸出的電力電 子變壓器的實(shí)施結(jié)構(gòu)圖，在本實(shí)施例中，隔離鏈接變壓器次級(jí)三組AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸出母線采用并聯(lián)連接方式。如圖2所示，具有三相四線交流輸入，一組三相四線交流 輸出的電力電子變壓器由三組具有多輸入繞組單輸出繞組隔離變壓器鏈接的電力電子變 壓器基本單元模塊1， _組低壓輸出級(jí)5組成。1A為A相輸入模塊，IB為B相輸入模塊，1C 為C相輸入模塊。所述的三個(gè)基本單元模塊中，A相輸入模塊1A， B相輸入模塊1B， C相輸 入模塊1C中的高壓輸入級(jí)2的輸入側(cè)采用Y型連接。A相輸入模塊1A， B相輸入模塊1B， C相輸入模塊1C三個(gè)基本單元模塊的隔離鏈接級(jí)中，三個(gè)H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8A、 8B、8C的直流輸出母線采用并聯(lián)連接。A相輸入模塊1A的交流輸入電感Lla的輸入端連接 A相高壓交流輸入電壓、B相輸入模塊IB的交流輸入電感Lib的輸入端連接B相高壓交流 輸入電壓、C相輸入模塊lC交流輸入電感Llc的輸入端連接C相高壓交流輸入電壓，所述 的1A、 1B、 1C三個(gè)基本單元模塊中的三個(gè)N相輸入端相連并與高壓輸入N相連接，1A、 1B、 1C 三個(gè)基本單元模塊隔離鏈接級(jí)中H橋型AC-DC輸出功率轉(zhuǎn)換模塊8A、8B、8C的直流輸出U+ 端相連、U-端相連，構(gòu)成隔離鏈接級(jí)輸出側(cè)公共直流母線。低壓輸出級(jí)5中DC-AC功率轉(zhuǎn) 換模塊10的直流輸入端與公共直流母線連接。所述的DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊10的三相四線 輸出端是電力電子變壓器的低壓側(cè)交流輸出。 圖3為本發(fā)明實(shí)施例2具有三相四線交流輸入，一組三相四線交流輸出的電力電 子變壓器的實(shí)施結(jié)構(gòu)圖，在本實(shí)施例中，隔離鏈接變壓器次級(jí)三祖AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊的 直流輸出母線采用串聯(lián)連接方式。圖3所示，具有三相四線交流輸入， 一組三相四線交流輸 出的電力電子變壓器由三組具有多輸入繞組單輸出繞組隔離變壓器鏈接的電力電子變壓 器基本單元模塊1， 一組低壓輸出級(jí)5組成。1A為A相輸入模塊，1B為B相輸入模塊，1C為 C相輸入模塊。所述的三個(gè)基本單元模塊中，A相輸入模塊1A， B相輸入模塊1B， C相輸入 模塊1C的高壓輸入級(jí)2的輸入側(cè)采用Y型連接，A相輸入模塊1A，B相輸入模塊1B，C相輸 入模塊1C三個(gè)基本單元模塊的隔離鏈接級(jí)3中，三個(gè)H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8A、8B、8C 的直流輸出母線采用串聯(lián)連接。A相輸入模塊1A的交流輸入電感Lla的輸入端連接A相高 壓交流輸入電壓、B相輸入模塊1B的交流輸入電感Lib的輸入端連接B相高壓交流輸入電 壓、C相輸入模塊1C的交流輸入電感Llc的輸入端連接C相高壓交流輸入電壓，所述的三 個(gè)基本單元模塊1A、1B、1C中三個(gè)N相輸入端相連并與高壓輸入N相連接，基本單元模塊1A 的隔離鏈接級(jí)中A相H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8A的直流輸出U+端作為公共直流母線的 輸出正端，所述基本單元模塊1A隔離鏈接級(jí)A相H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8A的直流輸 出U-端與B相模塊IB單元模塊隔離鏈接級(jí)B相H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8B的直流輸 出U+端相連，所述基本單元模塊IB的隔離鏈接級(jí)B相H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8B的直 流輸出U-端與基本單元模塊1C的隔離鏈接級(jí)C相H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8C的直流 輸出U+端相連，基本單元模塊1C隔離鏈接級(jí)C相H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8C的直流輸 出U-端作為公共直流母線的輸出負(fù)端。低壓輸出級(jí)5中DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊10的直流輸 入端與公共直流母線連接。所述A相中功率轉(zhuǎn)換模塊8A的直流輸出U+端與C相中功率轉(zhuǎn) 換模塊8C的直流輸出U-端構(gòu)成公共直流母線的輸出端。低壓輸出級(jí)5中DC-AC功率轉(zhuǎn)換 模塊10的三相四線輸出端是電力電子變壓器的低壓側(cè)交流電壓輸出。
本發(fā)明所述的高壓輸入級(jí)2中的AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊6-1、隔離鏈接級(jí)3中的 DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊7-l、AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8，低壓輸出級(jí)5中的AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊8 均采用單相全橋電路。
權(quán)利要求
一種具有多繞組隔離變壓器的電力電子變壓器，其特征在于所述的電力電子變壓器由m組具有多輸入繞組單輸出繞組隔離變壓器鏈接的電力電子變壓器基本單元模塊(1)，1≤m≤3，以及低壓輸出級(jí)(5)組成；所述的具有多輸入繞組單輸出繞組隔離變壓器鏈接的電力電子變壓器基本單元模塊(1)由高壓輸入級(jí)(2)和隔離鏈接級(jí)(3)組成；高壓輸入級(jí)(2)包括級(jí)聯(lián)的n組相同的H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊(6-1，6-2，……6-n)和交流輸入電感(L1，L2，……Ln)，每一組H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的交流輸入側(cè)串聯(lián)一支交流輸入電感，每組H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的直流輸出側(cè)并聯(lián)一支直流母線儲(chǔ)能電容；隔離鏈接級(jí)(3)由一組具有n組輸入繞組，一組輸出繞組的隔離變壓器(4)、n組級(jí)聯(lián)的H橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊(7-1、7-2、……7-n)、一組H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊(8)，以及輸出側(cè)直流母線儲(chǔ)能電容器(9)組成；所述的第一級(jí)H橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊(7-1)的直流輸入端與高壓輸入級(jí)(2)中的級(jí)聯(lián)第一級(jí)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊(6-1)的直流輸出端相連接，所述的第一級(jí)H橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊(7-1)的交流輸出端連接隔離鏈接變壓器(4)的一組輸入繞組，所述的第一級(jí)H橋型DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊(7-1)的級(jí)聯(lián)個(gè)數(shù)、隔離鏈接變壓器(4)的輸入繞組的組數(shù)與高壓輸入級(jí)(2)中的H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊的個(gè)數(shù)相等；隔離鏈接變壓器(4)的次級(jí)繞組連接H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊(8)的輸入端，所述的H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊(8)的直流輸出端并聯(lián)一支輸出側(cè)直流母線儲(chǔ)能電容(9)；低壓輸出級(jí)(5)的輸入端并聯(lián)在所述的H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊(8)的直流輸出母線上，低壓輸出級(jí)(5)的輸出端連接LC濾波器；所述的n為大于1的整數(shù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的具有多繞組隔離變壓器的電力電子變壓器，其特征在于所述 的高壓輸入級(jí)(2)中，級(jí)聯(lián)第一級(jí)交流輸入電感(LI)的一端連接高壓輸入相電壓A線，級(jí) 聯(lián)第一級(jí)交流輸入電感(LI)的另一端連接級(jí)聯(lián)第一級(jí)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊(6-1)的一個(gè) 交流輸入端，級(jí)聯(lián)第一級(jí)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊(6-1)的另一個(gè)交流輸入端連接級(jí)聯(lián)第二級(jí) 交流輸入電感(L2)的一端，交流輸入電感(L2)的另一端連接級(jí)聯(lián)第二級(jí)H橋型功率轉(zhuǎn)換 模塊(6-2)的一個(gè)交流輸入端，級(jí)聯(lián)第一級(jí)H橋型轉(zhuǎn)換模塊(6-2)的另一個(gè)交流輸入端連 接級(jí)聯(lián)第三級(jí)交流輸入電感(L3)的一端，級(jí)聯(lián)第三級(jí)交流輸入電感(L3)的另一端連接級(jí) 聯(lián)第三級(jí)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊(6-3)的一個(gè)交流輸入端，級(jí)聯(lián)第三級(jí)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊 (6-3)的另一個(gè)交流輸入端連接級(jí)聯(lián)第四級(jí)交流輸入電感(L4)的一端，其余級(jí)聯(lián)各級(jí)的連 接方式與級(jí)聯(lián)一級(jí)至三級(jí)相同，如此循環(huán)；級(jí)聯(lián)第n級(jí)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊(6-n)的另一交 流輸入端連接高壓輸入電壓N相；級(jí)聯(lián)H橋型功率轉(zhuǎn)換模塊每一級(jí)的直流輸出是高壓輸入 級(jí)的輸出。
3. 如權(quán)利要求1所述的具有多繞組隔離變壓器的電力電子變壓器，其特征在于所述的 低壓輸出級(jí)(5)中低壓輸出級(jí)DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊(10)的輸入與隔離鏈接級(jí)(3)的H橋 型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊(8)的直流輸出母線連接，低壓輸出級(jí)中DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊(10) 的三相四線交流輸出電壓U相連接U相交流輸出濾波電感(Lu)的一端，U相交流濾波電感 (Lu)的另一端與N相之間并聯(lián)一支U-N相間交流濾波電容(Cu)作為U相交流電壓輸出端， V相連接交流輸出V相交流濾波電感(Lv)的一端，V相交流濾波電感(Lv)的另一端與N相 之間并聯(lián)一支V-N相間交流濾波電容(Cv)作為V相交流電壓輸出端，W相連接交流輸出W 相交流濾波電感(Lw)的一端，W相交流濾波電感(Lw)的另一端與N相之間并聯(lián)一支W-N相 間交流濾波電容(Cw)作為W相交流電壓輸出端，N相直接從DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊(10)引出；U、V、W、N為三相四線交流電壓輸出端。
4. 如權(quán)利要求1所述的具有多繞組隔離變壓器的電力電子變壓器，其特征在于，三組 所述的具有多輸入繞組單輸出繞組隔離變壓器鏈接的電力電子變壓器基本單元模塊(1)， 一組低壓輸出級(jí)(5)組成具有三相四線交流輸入，三相四線交流輸出的電力電子變壓器； 三個(gè)基本單元模塊(1)中，A相模塊(1A)、B相模塊(IB)和C相模塊(1C)的高壓輸入級(jí)(2) 的輸入側(cè)采用Y型連接;A相模塊(1A) 、 B相模塊(IB)和C相模塊(1C)的隔離鏈接級(jí)(3) 中三個(gè)H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊(8A、8B、8C)的直流輸出母線并聯(lián)連接；A相模塊(1A) 中，交流輸入電感Lla的輸入端連接A相高壓交流輸入電壓；B相模塊(IB)中，交流輸入電 感Llb的輸入端連接B相高壓交流輸入電壓；C相模塊(1C)中，交流輸入電感Llc的輸入 端連接C相高壓交流輸入電壓；所述的A相、B相和C相三個(gè)基本單元模塊(1A、1B、1C)中 的三個(gè)N相輸入端相連，并與N相高壓輸入端連接；所述的三個(gè)H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊 (8A、8B、8C)的直流輸出U+端相連、U-端相連，構(gòu)成隔離鏈接級(jí)(3)的輸出側(cè)公共直流母 線；所述的低壓輸出級(jí)(5)中的DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊(10)的直流輸入端與所述的隔離鏈接 級(jí)(3)輸出側(cè)公共直流母線連接；所述的DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊(10)的三相四線輸出端為電 力電子變壓器的低壓側(cè)交流輸出。
5. —種如權(quán)利要求4所述的具有多繞組隔離變壓器的電力電子變壓器，其特征在于所 述的A相基本單元模塊(1A)的隔離鏈接級(jí)(3)中A相H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊(8A)的 直流輸出U+端作為公共直流母線的輸出正端，所述的A相H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊(8A) 的直流輸出U-端與B相基本單元模塊(IB)的隔離鏈接級(jí)(3)的B相H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn) 換模塊(8B)的直流輸出U+端相連，所述的B相H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊(8B)的直流輸 出U-端與C相基本單元模塊(1C)的隔離 鏈接級(jí)(3)中的C相H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊 (8C)的直流輸出U+端相連，所述的C相H橋型AC-DC功率轉(zhuǎn)換模塊(8C)的直流輸出U-端 作為公共直流母線的輸出負(fù)端；所述功率轉(zhuǎn)換模塊(8A)的直流輸出U+端與功率轉(zhuǎn)換模塊 (8C)的直流輸出U-端共同組成隔離鏈接級(jí)(3)輸出側(cè)公共直流母線；低壓輸出級(jí)(5)中的 DC-AC功率轉(zhuǎn)換模塊(10)的直流輸入端與所述的輸出側(cè)公共直流母線連接；所述的DC-AC 功率轉(zhuǎn)換模塊(10)的三相四線輸出端為電力電子變壓器的低壓側(cè)交流輸出。
全文摘要
一種具有多繞組隔離變壓器的電力電子變壓器，由具有多輸入繞組單輸出繞組隔離變壓器鏈接的電力電子變壓器基本單元模塊(1)和低壓輸出級(jí)(5)組成。所述基本單元模塊(1)可構(gòu)成單相或三相四線輸入，三相四線輸出的電力電子變壓器。所述基本單元模塊(1)包括高壓輸入級(jí)(2)和隔離鏈接級(jí)(3)。高壓輸入級(jí)(2)由n級(jí)H橋型功率變換模塊串聯(lián)級(jí)聯(lián)；隔離鏈接級(jí)(3)由具有n組輸入繞組，一組輸出繞組的中頻或高頻隔離變壓器(4)鏈接n組H橋型DC-AC功率變換器、一組H橋型AC-DC功率變換器(8)組成。低壓輸出級(jí)(5)由三相四線連接在公共直流母線上的DC-AC電壓源逆變器(10)組成。
文檔編號(hào)H02M7/521GK101795081SQ20101011755
公開(kāi)日2010年8月4日 申請(qǐng)日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月3日
發(fā)明者朱海濱, 李子欣, 李耀華, 王平, 勝曉松 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院電工研究所