专利名称：基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器的制作方法
技术领域：
本发明属于电力电子变压器技术领域，涉及基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器。
背景技术：
在电力系统中，主要起变压和隔离作用的传统电力变压器被广泛应用。一方面，传统电力变压器具有效率高、成本低、可靠性高、结构简单等优点；另一方面，它也具有明显的缺点，笨重、体积大、空载损耗大，功能单一，使用变压器油对环境构成威胁，带非线性负载时畸变电流会污染电网，电网有波动时又会影响负载等等。随着电力系统的发展，尤其是分布式发电系统及新能源的发展，迫切需要一种新的电能转换装置除了实现电气隔离和变压功能之外还能实现负载侧调压、功率因素校正、输入输出两侧谐波抑制等等功能，同时体积小、重量轻、空载损耗小。显然，传统电力变压器无法满足这些应用要求。 随着电力电子技术的发展，电力电子变压器(PET—Power electronictransformer)或固态变压器(SST—Solid-state transformer)的概念被提出用来解决这些传统电力变压器无法解决的问题。PET自上世纪70年代初被提出之后，经历了 40年断断续续的发展，许多拓扑被提出。这些拓扑从级联的级数角度，可分为单级结构、两级结构和三级结构；从模块化角度可分为基于全桥结构和基于二极管钳位或飞跨电容结构两类。从级联的级数角度看，级联的级数越多，PET能够实现的功能就越多，因而现在主要基于三级结构；从模块化角度看，对于大功率高电压电压应用场合，基于全桥结构比基于二极管钳位或飞跨电容结构有更大的优势，因而也是现在研究的主流。目前，由于现有电力电子器件成本相对来说比较高，电力电子变压器总体成本上相对于传统电力变压器要高很多。随着电力电子器件水平和高频变压器材料的发展，电力电子变压器将会逐步替代传统电力变压器在电力系统中的位置。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，不仅能够实现传统变压器电压变换、电气隔离和能量双向传递的功能，而且便于生产、调试和维护。本发明是通过以下技术方案来实现第一种基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其拓扑结构包括输入级、隔离级、输出级，每级的功率变换器均包括两个输入端和两个输出端；输入级的三相中，每相包括N个相同的串联的输入级功率变换器，N为自然数，每个输入级功率变换器的两个输出端之间并联有直流储能电容；每相串联的输入级功率变换器总的交流侧连接有电抗器，再与输入电网的一相相连接，相与相之间三角形连接或星形连接；隔离级的三相中，每相包括N个通过高频变压器连接的高频DC/AC环节功率变换器和高频AC/DC环节的功率变换器；每相的每个高频DC/AC环节功率变换器与输入级的对应相的输入级功率变换器一一对应连接；输出级的三相中，每相的输出级功率变换器与高频AC/DC环节的功率变换器一一对应连接，N个中的每个输出级功率变换器的两个输入端之间并联有输出级直流储能电容，交流侧连接有LC滤波器；各相的输出级功率变换器的一个输出端连接LC后并联后分别汇集成a相、b相和c相，所有输出级功率变换器的另一个输出端汇集于η点。所述的输入级功率变换器、高频DC/AC环节功率变换器、高频AC/DC环节的功率变换器和输出级功率变换器均采用全控型单相全桥功率变换器。所述的输入级功率变换器输出端与高频DC/AC环节功率变换器的输入端相连接； 高频DC/AC环节功率变换器的输出端接高频变压器的原边，高频变压器的副边接高频AC/DC环节的功率变换器的输入端；高频AC/DC环节的功率变换器的输出端与输出级功率变换器的输入端相连接；输出级功率变换器的输出端连接LC滤波器的输入端，LC滤波器接三相供电网络。第二种基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其拓扑结构包括输入级、隔离级、输出级，输入级、隔离级的功率变换器均包括两个输入端和两个输出端；输出级的功率变换器包括两个输入端和三个输出端；输入级的三相中，每相包括N个相同的串联的输入级功率变换器，N为自然数，每个输入级功率变换器的两个输出端之间并联有直流储能电容；每相串联的输入级功率变换器总的交流侧连接有电抗器，再与输入电网的一相相连接，相与相之间三角形连接或星形连接；隔离级的三相中，每相包括N个通过高频变压器连接的高频DC/AC环节功率变换器和高频AC/DC环节的功率变换器；每相的每个高频DC/AC环节功率变换器与输入级的对应相的输入级功率变换器一一对应连接；输出级的三相中，每相的输出级功率变换器与高频AC/DC环节的功率变换器一一对应连接，N个中的每个输出级功率变换器的两个输入端之间并联有输出级直流储能电容，各相的输出级功率变换器的三个输出端均连接LC滤波器，通过LC滤波器并联汇集成a相、b相、c相。所述的输入级功率变换器、高频DC/AC环节功率变换器和高频AC/DC环节的功率变换器均采用全控型单相全桥功率变换器；输出级功率变换器采用全控型三相三桥臂功率变换器。第三种基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其拓扑结构包括输入级、隔离级、输出级，每级的功率变换器均包括两个输入端和两个输出端；输入级的三相中，每相包括2N个相同的串联的输入级功率变换器，N为自然数，每个输入级功率变换器的两个输出端之间并联有直流储能电容；每相串联的输入级功率变换器总的交流侧连接有电抗器，再与输入电网的一相相连接，相与相之间三角形连接或星形连接；隔离级的三相中，每相包括2N个通过高频变压器连接的高频DC/AC环节功率变换器和高频AC/DC环节的功率变换器；每相的每个高频DC/AC环节功率变换器与输入级的对应相的输入级功率变换器一一对应连接；每相隔离级的中的两个高频AC/DC环节的功率变换器并联后与对应相的输出级功率变换器相连接，每个输出级功率变换器的两个输入端之间并联有输出级直流储能电容，各相的输出级功率变换器的一个输出端通过LC滤波器并联分别汇集成a相、b相、c相，所有的输出级功率变换器的另一个输出端汇集成η点。所述的输入级功率变换器、高频DC/AC环节功率变换器、高频AC/DC环节的功率变换器和输出级功率变换器均采用全控型单相全桥功率变换器。第四种基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其拓扑结构包括输入级、隔离级、输出级，输入级、隔离级的功率变换器均包括两个输入端和两个输出端；输出级的功率变换器包括两个输入端和三个输出端； 输入级的三相中，每相包括2Ν个相同的串联的输入级功率变换器，N为自然数，每个输入级功率变换器的两个输出端之间并联有直流储能电容；每相串联的输入级功率变换器总的交流侧连接有电抗器，再与输入电网的一相相连接，相与相之间三角形连接或星形连接；隔离级的三相中，每相包括2Ν个通过高频变压器连接的高频DC/AC环节功率变换器和高频AC/DC环节的功率变换器；每相的每个高频DC/AC环节功率变换器与输入级的对应相的输入级功率变换器一一对应连接；每相隔离级的中的两个高频AC/DC环节的功率变换器并联后与对应相的输出级功率变换器相连接，N个中的每个输出级功率变换器的两个输入端之间并联有输出级直流储能电容，各相的输出级功率变换器的三个输出端均连接LC滤波器，通过LC滤波器并联汇集成a相、b相、c相。所述的输入级功率变换器、高频DC/AC环节功率变换器和高频AC/DC环节的功率变换器均采用全控型单相全桥功率变换器；输出级功率变换器采用全控型三相三桥臂功率变换器。与现有技术相比，本发明提供的基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器具有以下有益的技术效果I、可以实现传统电力变压器的变压、隔离、能量传递等等基本功能；2、输入级采用三相结构的串联式模块化功率变换器，面对不同等级的输入电压，只需要计算对应串联模块数，按照对应模块数串联便可承受对应电压；3、本发明可全部模块化，便于生产、调试和维护；4、本发明可以实现负载与供电系统的隔离，对负载提供保护作用，可以根据需要为电网侧提供无功补偿或者有源滤波功能，提高电网电能质量和运行可靠性；5、本发明可以自动调节输出级的供电电压、电流的幅值和相位，解决电网电压暂降、暂升、波动与闪变等电能质量问题；6、本发明中的一部分拓扑可以较好地处理不对称负载；7、本发明的直流侧可接入太阳能、风能等新能源系统；8、本发明的四种拓扑结构可以根据不同的功率等级及控制目地而灵活应用。
图I为基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器的拓扑整体结构框图之图2为基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器的拓扑整体结构框图之-* ;图3为基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器的拓扑整体结构框图之—■ ·
---，图4为基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器的拓扑整体结构框图之四；图5为全桥功率变换器单元的电路结构图；图6为全控型三相三桥臂功率变换器的电路结构图。 其中，I为电抗器、2为输入级功率变换器、3为输入级直流储能电容、4为高频DC/AC环节功率变换器、5为高频变压器、6为高频AC/DC环节功率变换器、7为输出级直流储能电容、8为输出级功率变换器、9为LC滤波器；11为第一输入端、12为第二输入端、13为第一输出端、14为第二输出端；21为第一输入端、22为第二输入端、23为第一输出端、24为第二输出端；25为第
三输出端。
具体实施例方式本发明提供的基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，采用高压侧串联、低压侧并联的技术方案，三相结构相同且独立。所有的四种拓扑整体结构分为三级输入级、隔离级和输出级。下面结合具体的实施例和附图对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。本发明基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器系列拓扑采用高压侧串联、低压侧并联的技术方案，三相结构相同且独立，其中第一种拓扑如图I所示，第二种拓扑如图2所示，第三种拓扑如图3所示，第四种拓扑如图4所示，四种拓扑内部每个Subl类型的功率变换器具体电路如图5所示，Sub2类型的功率变换器具体电路如图6所示，所有四种拓扑整体结构分为三级输入级、隔离级和输出级。参见图1，一种基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其拓扑结构包括输入级、隔离级、输出级，每级的功率变换器均包括两个输入端和两个输出端；输入级的三相中，每相包括N个相同的串联的输入级功率变换器2，N为自然数，每个输入级功率变换器2的两个输出端之间并联有直流储能电容3 ;每相串联的输入级功率变换器总的交流侧连接有电抗器I，再与输入电网的一相相连接，相与相之间三角形连接或星形连接；隔离级的三相中，每相包括N个通过高频变压器5连接的高频DC/AC环节功率变换器4和高频AC/DC环节的功率变换器6 ;每相的每个高频DC/AC环节功率变换器4与输入级的对应相的输入级功率变换器2 —一对应连接；输出级的三相中，每相的输出级功率变换器8与高频AC/DC环节的功率变换器6一一对应连接，N个中的每个输出级功率变换器8的两个输入端之间并联有输出级直流储能电容(7)，交流侧连接有LC滤波器9 ;
各相的输出级功率变换器8的一个输出端连接LC滤波器9后并联后分别汇集成a相、b相和c相，所有输出级功率变换器8的另一个输出端汇集于η点。具体的，所述的输入级功率变换器2、高频DC/AC环节功率变换器4、高频AC/DC环节的功率变换器6和输出级功率变换器8均采用全控型单相全桥功率变换器。所述的输入级功率变换器2输出端与高频DC/AC环节功率变换器4的输入端相连接；高频DC/AC环节功率变换器4的输出端接高频变压器5的原边，高频变压器5的副边接高频AC/DC环节的功率变换器6的输入端；高频AC/DC环节的功率变换器6的输出端与输出级功率变换器8的输入端相连接；输出级功率变换器8的输出端连接LC滤波器9的输入端，LC滤波器9接三相供电网络。
参见图2，第二种基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其拓扑结构包括输入级、隔离级、输出级，输入级、隔离级的功率变换器均包括两个输入端和两个输出端；输出级的功率变换器包括两个输入端和三个输出端；输入级的三相中，每相包括N个相同的串联的输入级功率变换器2，Ν为自然数，每个输入级功率变换器2的两个输出端之间并联有直流储能电容3 ;每相串联的输入级功率变换器总的交流侧连接有电抗器I，再与输入电网的一相相连接，相与相之间三角形连接或星形连接；隔离级的三相中，每相包括N个通过高频变压器5连接的高频DC/AC环节功率变换器4和高频AC/DC环节的功率变换器6 ;每相的每个高频DC/AC环节功率变换器4与输入级的对应相的输入级功率变换器2 —一对应连接；输出级的三相中，每相的输出级功率变换器8与高频AC/DC环节的功率变换器5一一对应连接，N个中的每个输出级功率变换器8的两个输入端之间并联有输出级直流储能电容7，各相的输出级功率变换器8的三个输出端均连接LC滤波器9，通过LC滤波器9并联汇集成a相、b相、c相。具体的，输入级功率变换器2、高频DC/AC环节功率变换器4和高频AC/DC环节的功率变换器6均采用全控型单相全桥功率变换器(Subl);输出级功率变换器8采用控型三相三桥臂功率变换器(Sub2 )。参见图3，第三种基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其拓扑结构包括输入级、隔离级、输出级，每级的功率变换器均包括两个输入端和两个输出端；输入级的三相中，每相包括2N个相同的串联的输入级功率变换器2，N为自然数，每个输入级功率变换器2的两个输出端之间并联有直流储能电容3 ;每相串联的输入级功率变换器总的交流侧连接有电抗器I，再与输入电网的一相相连接，相与相之间三角形连接或星形连接；隔离级的三相中，每相包括2N个通过高频变压器5连接的高频DC/AC环节功率变换器4和高频AC/DC环节的功率变换器6 ;每相的每个高频DC/AC环节功率变换器4与输入级的对应相的输入级功率变换器2 —一对应连接；每相隔离级的中的两个高频AC/DC环节的功率变换器6并联后与对应相的输出级功率变换器8相连接，每个输出级功率变换器8的两个输入端之间并联有输出级直流储能电容7，各相的输出级功率变换器8的一个输出端通过LC滤波器并联分别汇集成a相、b相、C相,所有的输出级功率变换器8的另一个输出端汇集成η点。参见图4，第四种基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其拓扑结构包括输入级、隔离级、输出级，输入级、隔离级的功率变换器均包括两个输入端和两个输出端；输出级的功率变换器包括两个输入端和三个输出端；输入级的三相中，每相包括2Ν个相同的串联的输入级功率变换器2，N为自然数，每个输入级功率变换器2的两个输出端之间并联有直流储能电容3 ;每相串联的输入级功率变换器总的交流侧连接有电抗器I，再与输入电网的一相相连接，相与相之间三角形连接或星形连接；隔离级的三相中，每相包括2Ν个通过高频变压器5连接的高频DC/AC环节功率变 换器4和高频AC/DC环节的功率变换器6 ;每相的每个高频DC/AC环节功率变换器4与输入级的对应相的输入级功率变换器2 —一对应连接；每相隔离级的中的两个高频AC/DC环节的功率变换器6并联后与对应相的输出级功率变换器8相连接，N个中的每个输出级功率变换器8的两个输入端之间并联有输出级直流储能电容7，各相的输出级功率变换器8的三个输出端均连接LC滤波器9，通过LC滤波器9并联汇集成a相、b相、c相。四种拓扑结构中输入级、隔离级的连接方式相同，其区别在于多级多模块的数目会有区别和变化，而输出级的变化在于I)不同类型的功率变换器；其中第一、第三种采用Subl，第二、第四种采用Sub2 ；2)功率变换器不同导致输出级连接的变化。具体的，输入级由多组功率变换器串联而成，串联数目由输入电压等级和所选用的电力电子器件水平所决定(如输入电压为llkV，选用开关器件3. 3kV/400A的IGBT并设定直流侧为2. 2kV时，每相需要8个变换器串联)。每个串联的功率变换器为四只全控型器件组成的全控型单相全桥功率变换器，如图5所示为Subl代表的全控型单相全桥功率变换器。每一相串联的功率变换器交流侧总的串联一个电抗器以实现交流侧谐波抑制。单相全控桥功率变换器的直流侧的两个端线之间并联一定容量的电容器组。隔离级分为三个组成部分作为高频DC/AC环节的功率变换器、高频变压器和作为高频AC/DC环节的功率变换器。高频DC/AC环节功率变换器将输入的直流电压调制成IkHz以上的高频信号(具体要根据DC/AC环节和AC/DC环节功率变换器所采用的开关器件确定)，并通过高频变压器传递到高频AC/DC环节变换器交流端，高频AC/DC环节变换器则将高频变压器输出的高频交流信号还原为直流。高频变压器主要起到电压变换和电气隔离的作用。隔离级靠近高压侧部分由与输入级串联数目相同的单相全桥变换器组成，每个变换器均为由四个全控型开关器件组成的全控型单相全桥功率变换器，其两端接线和输入级的相应端线连接；隔离级靠近低压侧部分的变换器也为由四个全控型开关器件组成的全控型单相全桥功率变换器，其数目也和高压侧串联的全控型单相全桥功率变换器数目相同，该全控型单相全桥功率变换器的直流侧输出连接输出级直流储能电容。其中对于第一种第二种拓扑而言，靠近低压直流侧的隔离级AC/DC功率变换器直流侧输出连接输出级直流侧储能电容之后分别连接对应的输出级功率变换器；对于第三第四种拓扑而言，每相内输入级功率变换器对应靠近低压直流侧的隔离级AC/DC功率变换器直流侧输出按等数目(如输入级每相需要8个功率变换器串联，那么可以将对应的8个靠近低压直流侧的隔离级AC/DC功率变换器分成两组，每组各4个；或者可以将8个功率变换器分成一组)分成几组分别并联到直流储能电容。对于本发明的所有四种拓扑而言，隔离级的高频变压器为独立单相变压器，其数量和高压侧串联的全控型单相全桥功率变换器数目相同。这四种拓扑结构都高度模块化，便于设计、生产、安装、调试和维护。输出级由多组逆变功率变换器组成，逆变功率变换器可以为Subl如图5所示的由四个全控型器件组成的全控型单相全桥功率变换器，也可以为Sub2如图6所示的由六个全控型器件组成的全控型三相三桥臂功率变换器，逆变功率变换器的直流侧的两端先于隔离变压器靠近低压侧的直流侧端线对应连接，交流侧连接LC滤波器的滤波电感一端。对于第一种第三拓扑而言，其输出级功率变换器全部为全控型单相全桥功率变换器，从每相输入级串联模块对应的输出级功率变换器连接各自LC滤波器的滤波电感一端之后，滤波电感的另一端并联到一起并连接一个总的LC滤波器的滤波电容，从而形成总的一相输出，对应三相构成三相四线制输出，如图I和图3所示；对于第二、第四种拓扑而言，其输出级功率变换器全部为全控型三相三桥臂功率 变换器，每个输出级功率变换器连接各自LC滤波器的滤波电感一端后，电感另一端各自对应并联后再连接到总的LC滤波器的滤波电容，从而形成三相三线制输出。所述的基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器系列拓扑，输入级使用全控型单相全桥功率变换器串联而成；隔离级的高频DC/AC环节和高频AC/DC环节功率变换器均采用全控型单相全桥功率变换器；对于第一第三种拓扑，输出级采用全控型单相全桥功率变换器各相并联后独立三相合成总的三相输出接三相供电网络；对于第二第四种拓扑，输出级采用全控型三相三桥臂功率变换器并联结构，这四种拓扑可以满足不同的电压电流及控制与不同特性负载的需要。所述的基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器系列拓扑，第一第三种拓扑输出级适用于三相三线制和三相四线制系统；而第二种第四种拓扑输出级的功率变换器采用全控型三相三桥臂功率变换器适用于三相三线制系统，如果采用全控型三相四桥臂功率变换器时也适用于三相四线制系统。
权利要求
1.一种基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其特征在于，其拓扑结构包括输入级、隔离级、输出级，每级的功率变换器均包括两个输入端和两个输出端； 输入级的三相中，每相包括N个相同的串联的输入级功率变换器(2)，N为自然数，每个输入级功率变换器(2)的两个输出端之间并联有直流储能电容(3);每相串联的输入级功率变换器总的交流侧连接有电抗器(1)，再与输入电网的一相相连接，相与相之间三角形连接或星形连接； 隔离级的三相中，每相包括N个通过高频变压器(5 )连接的高频DC/AC环节功率变换器(4)和高频AC/DC环节的功率变换器(6);每相的每个高频DC/AC环节功率变换器(4)与输入级的对应相的输入级功率变换器(2)--对应连接； 输出级的三相中，每相的输出级功率变换器(8)与高频AC/DC环节的功率变换器(6)一一对应连接，N个中的每个输出级功率变换器(8)的两个输入端之间并联有输出级直流储能电容(7)，交流侧连接有LC滤波器(9)； 各相的输出级功率变换器(8)的一个输出端连接LC后并联后分别汇集成a相、b相和c相，所有输出级功率变换器(8)的另一个输出端汇集于η点。
2.如权利要求I所述的基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其特征在于，所述的输入级功率变换器(2)、高频DC/AC环节功率变换器(4)、高频AC/DC环节的功率变换器(6)和输出级功率变换器(8)均采用全控型单相全桥功率变换器。
3.如权利要求I所述的基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其特征在于，所述的输入级功率变换器(2)输出端与高频DC/AC环节功率变换器(4)的输入端相连接； 高频DC/AC环节功率变换器(4)的输出端接高频变压器(5)的原边，高频变压器(5)的副边接高频AC/DC环节的功率变换器(6)的输入端； 高频AC/DC环节的功率变换器(6)的输出端与输出级功率变换器(8)的输入端相连接；输出级功率变换器(8 )的输出端连接LC滤波器(9 )的输入端，LC滤波器(9 )接三相供电网络。
4.一种基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其特征在于，其拓扑结构包括输入级、隔离级、输出级，输入级、隔离级的功率变换器均包括两个输入端和两个输出端；输出级的功率变换器包括两个输入端和三个输出端； 输入级的三相中，每相包括N个相同的串联的输入级功率变换器(2)，Ν为自然数，每个输入级功率变换器(2)的两个输出端之间并联有直流储能电容(3);每相串联的输入级功率变换器总的交流侧连接有电抗器(1)，再与输入电网的一相相连接，相与相之间三角形连接或星形连接； 隔离级的三相中，每相包括N个通过高频变压器(5)连接的高频DC/AC环节功率变换器(4)和高频AC/DC环节的功率变换器(6);每相的每个高频DC/AC环节功率变换器(4)与输入级的对应相的输入级功率变换器(2)--对应连接； 输出级的三相中，每相的输出级功率变换器(8 )与高频AC/DC环节的功率变换器(6 )一一对应连接，N个中的每个输出级功率变换器(8)的两个输入端之间并联有输出级直流储能电容(7 )，各相的输出级功率变换器(8 )的三个输出端均连接LC滤波器(9 )，通过LC滤波器(9 )并联汇集成a相、b相、c相。
5.如权利要求4所述的基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其特征在于，所述的输入级功率变换器(2)、高频DC/AC环节功率变换器(4)和高频AC/DC环节的功率变换器(6)均采用全控型单相全桥功率变换器；输出级功率变换器(8)采用全控型三相三桥臂功率变换器。
6.一种基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其特征在于，其拓扑结构包括输入级、隔离级、输出级，每级的功率变换器均包括两个输入端和两个输出端； 输入级的三相中，每相包括2N个相同的串联的输入级功率变换器(2)，N为自然数，每个输入级功率变换器(2)的两个输出端之间并联有直流储能电容(3);每相串联的输入级功率变换器总的交流侧连接有电抗器(1)，再与输入电网的一相相连接，相与相之间三角形连接或星形连接； 隔离级的三相中，每相包括2N个通过高频变压器(5)连接的高频DC/AC环节功率变换器(4)和高频AC/DC环节的功率变换器(6);每相的每个高频DC/AC环节功率变换器(4)与输入级的对应相的输入级功率变换器(2)--对应连接； 每相隔离级的中的两个高频AC/DC环节的功率变换器(6)并联后与对应相的输出级功率变换器(8)相连接，每个输出级功率变换器(8)的两个输入端之间并联有输出级直流储能电容(7)，各相的输出级功率变换器(8)的一个输出端通过LC滤波器并联分别汇集成a相、b相、c相，所有的输出级功率变换器(8)的另一个输出端汇集成η点。
7.如权利要求6所述的基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其特征在于，所述的输入级功率变换器(2)、高频DC/AC环节功率变换器(4)、高频AC/DC环节的功率变换器(6)和输出级功率变换器(8)均采用全控型单相全桥功率变换器。
8.一种基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其特征在于，其拓扑结构包括输入级、隔离级、输出级，输入级、隔离级的功率变换器均包括两个输入端和两个输出端；输出级的功率变换器包括两个输入端和三个输出端； 输入级的三相中，每相包括2Ν个相同的串联的输入级功率变换器(2)，N为自然数，每个输入级功率变换器(2)的两个输出端之间并联有直流储能电容(3);每相串联的输入级功率变换器总的交流侧连接有电抗器(1)，再与输入电网的一相相连接，相与相之间三角形连接或星形连接； 隔离级的三相中，每相包括2Ν个通过高频变压器(5)连接的高频DC/AC环节功率变换器(4)和高频AC/DC环节的功率变换器(6);每相的每个高频DC/AC环节功率变换器(4)与输入级的对应相的输入级功率变换器(2)--对应连接； 每相隔离级的中的两个高频AC/DC环节的功率变换器(6)并联后与对应相的输出级功率变换器(8)相连接，N个中的每个输出级功率变换器(8)的两个输入端之间并联有输出级直流储能电容(7)，各相的输出级功率变换器(8)的三个输出端均连接LC滤波器(9)，通过LC滤波器(9 )并联汇集成a相、b相、c相。
9.如权利要求8所述的基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，其特征在于，所述的输入级功率变换器(2)、高频DC/AC环节功率变换器(4)和高频AC/DC环节的功率变换器(6)均采用全控型单相全桥功率变换器；输出级功率变换器(8)采用全控型三相三桥臂功率变换器。
全文摘要
本发明公开了基于多级多模块级联结构的三相电力电子变压器，分为三级输入级、隔离级和输出级。输入级功率变换器输出端与高频DC/AC环节功率变换器的输入端相连接；高频DC/AC环节功率变换器的输出端接高频变压器的原边，高频变压器的副边接高频AC/DC环节的功率变换器的输入端；高频AC/DC环节的功率变换器的输出端与输出级功率变换器的输入端相连接；输出级功率变换器的输出端连接LC滤波器的输入端，LC滤波器接三相供电网络。本发明可以实现传统电力变压器的变压、隔离、能量传递等等基本功能，面对不同等级的输入电压，只需要计算对应输入级串联模块数，按照对应模块数串联便可承受对应电压。
文档编号H02M3/315GK102832815SQ20121031687
公开日2012年12月19日 申请日期2012年8月30日 优先权日2012年8月30日
发明者刘进军, 王新宇, 徐涛涛, 王晓剑 申请人:西安交通大学