一种备有无功功率容量的电力电子变压（变流）器的设计方法与流程

一种备有无功功率容量的电力电子变压(变流)器的设计方法
技术领域：
1.本发明涉及一种备有无功功率容量以满足变负载对电源需求的高频电力电子变压(变流)器电源。


背景技术：

2.在电子技术高度发展的当代，电子变压器以其小巧高效低成本等巨大的技术优势迅速取代了不少传统笨重的工频变压器。可是还是有相当一部分的工频电力变压器没能获得这样的替代。究其原因，这是因为对于不少应用来说，所需要的电源因为有负载剧烈变动的需求都会引发出对无功功率备用容量要求的问题。因为涉及到相位的缘故，致使目前所设计的简易电子变压器，无法满足需要运行无功功率等一些常规要求。
3.研发出能承受特高压的电力电子开关器件组件，可以很方便地简化设计来开发生产出特高压范围的电力电子变压器，以满足各方面需求。欲提高电力电子开关器件的耐压，可以把大量普通耐压能力不高的常规电力电子开关器件单元串联组合成总耐压特高的开关器件组件总成，以解决设计特高压电力电子变压器的技术瓶颈，满足超高压特高压直流输电工程广泛又迫切的技术需求。但这不能简单地一串了事，它涉及到这些串联的各个单元之间的均压问题。
4.现在采用低压供电种类繁多的快速烙铁之类电器以及小家电对低压电力电子变压器电源有相当大的需求，更有大量常见的逆变器、变频电源、电焊机、电磁炉、微波炉、感应加热炉以及应用于特高压输电等等设备，甚至无线的电力传输工程(其实电磁炉还有磁悬浮列车都是应用无线电力传输的例子)的必要部件，比如对取消携带随车动力电池的电动汽车(公交就是该项新技术一个很好的技术起步平台)、高铁以无线传输特别更宜在高频范围提供动力，都得用上电力电子变压器。在设计这类产品的电子变压(变流)器电源时，因为目前技术水平的限制，不得不把线路设计得很复杂化，因而带来了效率、可靠性甚至可行性之类的问题。
5.随着近年来地球环境的恶化，灾难性极端气候不时突然发生。08年春运大家曾经经历过的发生冻害性气候对输电线路的破坏影响也极大。而架设线路时进行相应的加固以及维护的投入所付出的代价将更远超这类稀少的灾害带来的损失，对此最可取的办法是应用具有高频集肤效应又容易分频供电操作的高频电流在线加热输电线进行在线防冰融冰处理，可是当前能满足这种需要的电源设计(也只需要电力电子变压器担任)水平的局限性，业界这种设想还只是停留在想象之中。
6.现代医学统计数据表明，逾人口总数10％的人们体内患有各种各样有感觉或不知不觉的结石。结石严重的可能引起更厉害的疾病，例如尿毒症、肾坏死，甚至于恶化危及生命。给病人及其家属带来莫大的痛苦，使财产和家庭受到严重的破坏。对于全民的医疗资源来说，这也是一块很大的消耗。传统的对人体内结石的治疗需服药或手术，而从现有的疗效来看，术后很易复发，不易断根。也有人生产一类能除去水中的一些矿物质如钙离子之类“杂质”的器械，用来降低产生结石的可能性。但这样的做法是不可取的。因为像钙之类的物
质是人体所必须的，缺少了会带来别的疾病。如今业已证明，采用电磁化处理饮用水可以在相当程度上有效地预防及消解人体内结石以达到抗击结石进行辅助保健的目的，从而降低体内结石的发生率及改善患结石病的恶化程度，通畅人体内循环系统特别是微循环系统，这就可以按照祖国传统医学的“通则不痛，不通则痛”的原理进行开发，用来对水源进行电磁化处理以活化水来获得特殊“通则不痛”理疗保健作用。其中应用的高频电子变压器电源由于并不消耗多少有功功率而只是要求提供高强度的高频电磁场以获得对水电磁处理程度的效果，就需要电源能提供强力的无功功率。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种基于物理基本常识牛顿定律、欧姆定律简单逻辑因果关系拓展出的知识点：“大大提高电子开关的导通电压使开关芯片的拖尾载流子密度相应大大降低”，使大大降低导通状态时拖尾载流子密度的传统难题得以化解的原理，以颠覆常规设计对导通时所取的尽量低“饱和状态电压”传统概念及实施的设计取值范围，采取大大提高开关导通状态的“拟饱和的”电压来得到提高开关速度性能的高速电力电子开关器件或模块(pct的国际申请号是：pct/cn2019/120821)取代传统使用的电力电子开关器件或模块的方法，直接组合lc回路成“单臂”、或为桥臂构成的半桥型或全桥型的它激或自激式lc振荡电路，同时还与感性或容性的负载元件共同构成储能谐振回路，以得到具有备用高频无功功率容量性能的电路来组成电力电子变压器电源，可以容纳高频无功功率的正常存在与运行，达到全面更替笨重的工频变压器目的的设计方法。因为增加的是无功功率不消耗电能，对电力电子变压器电源功耗是没有多少额外影响的。本设计方法创新结构的技术特征就是：设计以高导通电压提速的高速电力电子开关器件组成lc振荡电路得到储备无功功率作为随时准备调用为有功功率输出方式的电力电子变压器电源，来应对负载的有功功率变动的需要，还以上述电力电子开关器件为基础串联均压而得到的特高压电力电子开关器件总成构成所述这类电力电子变压器应用于特高压场合，以满足不同场合的要求。
8.为提供提高水分子团的能级使水的活化度性能上升，改善食用水的水质提高人体的体液水预防及消解一些体内特别是那些循环、微循环系统已存在的结石微结石来使其排出、以及阻碍结石继续生成以达到抗击结石的功能实现辅助保健的目的，发明人设计了一种“保健理疗通器”。具体的方法是对于在进入人体前的所有用来烧菜做饭及饮用的供水，采取通以高频电流的线圈预先对其进行强力的电磁化处理，并组合配用超声波或音乐体外按摩的方法，与电磁处理水两者相辅相成共同对人体内循环、微循环系统疏通，甚至可以仿照超声波碎石手术的方法，用手在体外超声波手术后震位处自助拍击有效地使再生堵住的碎结石继续滑下，或者常常配合地对心口、脑袋瓜子轻轻拍震(或者在相应部位应用耳机之类播放音乐等类似手段)来起到对血管等网络的疏通作用并对心梗、脑梗的预防有所帮助从而应用纯物理方法达到让那些循环、微循环系统通畅无阻，得到“返老还童一点点”效果的目的(尤其是在人体内各类循环、微循环系统中这类结石微结石很可能是导致一些老慢病如脑萎缩老痴症之类的老年病，脑细胞萎缩的一个极可能的重要因素就是由于循环网络被堵，营养药物进不了，体内废物垃圾毒素等排不出所造成，再比如糖尿病患者常因为长年累月治病服药，药物又不能顺利排出，在体内的蓄积堵塞造成严重的坏死并发症甚至危及生命)，同时也不降低饮用水原来所含有的矿物质。并且事实证明，坚持二三个月时间通过
饮用电磁化后的活化水并且加以击拍震动疏通也特别有助于增加人体体外超声波碎石手术：由于体外超声波碎石手术后很可能没能及时排掉碎石，并且因为没找出并消除掉体内产生结石原因而导致已被击碎的结石仍然再生凝合起来造成有部分“手术失败”，这样操作后可以有效转化体外碎石手术的术后排石功能“失败”为“成功排出”的效果。同样还可以清除血液中累积的以往药物等各种垃圾，呈现出“通则不痛”使全身通畅的良好状态，起到一定的辅助医疗保健作用。将本保健理疗通器安装于城市的公共水源处如自来水厂的总水管处，可以很方便地以极小代价对整个城市所消费的用水水源进行处理，以实现对全民在防治结石方面的保健，从而大大降低总人口的结石发病率及潜在发生率，提高全球各个国家的公共医疗卫生保健能力。餐饮行业、生产饮料类以及某些医药企业的生产工艺同样可以参考。由于经过电磁场处理的水具有去除水垢的功能，还能对烧水锅炉进行防结水垢、供水太阳能热水器加热使用又能延长太阳能热水器由于结垢而会降效、失效的使用寿命。因为本工艺用纯物理方法处理，并且处理时可加以磁屏蔽并且人体可远离以完全脱离电磁波对人体的影响，没有对人体的电磁污染问题，对水质也没有不利影响，因而不会对健康产生任何副作用。本保健理疗通器装置仅需采用绕在水流外的电磁线圈搭配相应电源，结构简单可靠，虽然采用电磁化处理水的工艺已经成为业界的已有技术，但是本发明的电磁化处理水以预防及消解人体内结石的保健理疗通器中相应的技术特征在于高频功率电子变压器电源采用了高拟饱和电压提速的功率开关三极管来输出更强的无功功率。
9.对于使用高频功率电子变压器电源以在线加热输电线进行在线防冰融冰处理，配用的相应输电线就由常规的高强度受力钢芯线在外层绞合导电铝线结构的传统输电电力线加以简单改进：在钢芯线跟铝线之间隔以绝缘介质层，铝线跟绝缘介质层之间再衬以一定厚度的铝箔以屏蔽加热高频电流的电磁泄漏，形成同轴电缆结构这样的输电线作为高频功率电子变压器电源的加热负载，功率因数并不会很低。按每米100w(就一把较大功率电烙铁的耗电量)计算，每10km线路短时加热功率约1k千瓦，只是电力机车低运行功率的数量级，可以方便地遥控管理，获得完美的在线防冰融冰效果。
10.在设计特高压直流输电线路的电压变换设备时，此类备有无功功率容量的高频电力电子变压器也可以很方便地被应用到简洁的升、降压设备，以满足电力线路输送电力时负荷剧烈变化的需要。
11.本发明为解决所述应用于特高压直流输电线路的高频电力电子变压器缺乏特高压开关器件的难题而采取技术方案的部分就是在特高压范围用串联数个到数百个甚至更多的n个设计有按d、s、g定义的三个常规i/o端口外，还带有一组与细分关断时的最高拖尾电压的范围为m个电压区间所相应的m个控制输入端的较低耐压的电力电子开关器件组合模块的单元，来构成足以承受特高压的开关器件组件总成，单独或作为桥臂跟lc回路串联或者并联的“单管”、半桥或全桥型lc振荡电路并与感性或容性的负载元件共同构成储能谐振电路的高频无功功率升降压电力电子变压(变流)器，用较低档耐压的模块的单元进行设计特高压开关器件组件总成的具体方法是令各个较低耐压的电力电子开关器件组合模块的单元串联成的电路在关断拖尾升压时保持对升压过程中的各段区间电压同步自均压，从而限制其功耗来得到在关断拖尾升压时总耐压特高的特高压开关器件组件总成，就可以直接组成简单价廉又可靠的高频特高压升、降压变换电力电子变压器，一步到位地直接应用于各等级直流电压的无需限制送电时段的升降压逆变，以满足常态动态变化的负荷正常运
行所产生的对供电电源功能的要求。
12.其具体的自均压技术方案是在截止关断拖尾升压过程中所述特高压开关器件组件总成用光耦光纤将串联的每个低耐压电力电子开关器件组合模块的单元施行同步管制，把各单元所分别承受的截止关断后的最高总电压按相同的m个区间电压等级进行区分，而截止关断时的拖尾升压过程中各单元所分别承受的实时拖尾升压按电压值分m级反馈输出，按级分别送到m个对应的各自等级区间电压的与门入口，而各与门输出又用光耦光纤输回到各低耐压电力电子开关器件组合模块的单元的高一级区间电压的控制输入端，令各低耐压电力电子开关器件组合模块的单元的拖尾电压必须都到达原来同一级区间电压的顶端时才一起进入高一级区间电压，来启动n个低耐压电力电子开关器件组合模块的单元的关断拖尾电压同步均衡地升高，使所有低耐压电力电子开关器件组合模块的单元在关断拖尾的升压过程中承受的关断拖尾电压互相之间就始终保持高度一致的相同等级的区间电压，那么整个总成承受的拖尾电压以及各个单元所同步承受的实际区间电压一起随着拖尾阶段各区间电压的转换升高而同步安全地提高，直到拖尾电流消失，使所述特高压开关器件组件总成达到完美截止的效果，杜绝了电力电子开关器件串联组合中个别低耐压电力电子开关器件组合的单元所承受的实际电压滞低于或超越于该区间电压的情况发生。从而组成具有优异特高总耐压组合性能的特高压开关器件组件总成，并简单地与lc回路串联或并联构成特高压范围的单独或全桥或半桥高频电力电子变压器，以解决本行业技术的瓶颈。
附图说明
13.下面结合附图及实施例对本发明作进一步的说明。
14.图1是高拟饱和导通电压提速的低关断功耗超大电流超高耐压的晶闸管高速电力电子开关模块电路结构示意图。
15.图2是高拟饱和导通电压提速的低关断功耗gtr高速电力电子开关模块(或采用分列元件构成的)电路结构示意图。
16.图3是高拟饱和导通电压提速的低关断功耗igbt高速电力电子开关模块部分电路结构示意图。
17.图4是单个高速电力电子开关模块与lc回路组合成备有高频无功功率的振荡回路的电力电子变压器电路结构示意图。
18.图5是高速电力电子开关模块与lc回路组合成并联型全桥备有高频无功功率的振荡回路的电力电子变压器电路结构示意图。
19.图6是高速电力电子开关模块与lc回路组合成并联型半桥高频无功功率振荡回路的电力电子变压器电路结构示意图。
20.图7是高速电力电子开关模块与lc回路组合成串联型全桥高频无功功率振荡回路的电力电子变压器电路结构示意图。
21.图8是高速电力电子开关模块与lc回路组合成串联型半桥高频无功功率振荡回路的电力电子变压器电路结构示意图。也是保健理疗通器由功率电子变压器提供高频无功功率的电源电路结构示意图。
22.图9是输电线路简易防冰融冰设置配用的半桥型高频无功功率的功率电子变压器电源电路结构示意图。
23.图10是用于备有高频无功功率的电力电子变压器直流升降压的输电线路中将交流电源变换成直流电力配送的由滤波电容推挽互补提供满足360
°
全导通要求以避免功率因数问题的半桥整流单元电路示意图。
24.图11是简易防冰融冰采用同轴电缆结构的输电线截面图。
25.图12是简易防冰融冰采用同轴电缆结构输电线的架设并连接高频功率电子变压器电源电路示意图。
26.图13是市政自来水公司对加绕电磁处理水线圈绕组的大口径自来水管的复连通结构线槽设置方案。
27.图14是自来水管中复连通结构线槽加绕线圈绕组的装配图。
28.图15是自来水管中线圈绕组单独显示的示意图。
29.图16是单个特高压电力电子开关器件总成组成的特高压电力电子变压器的电路结构示意图。
30.图17是特高压电力电子开关器件总成组成的并联型半桥特高压电力电子变压器的电路结构示意图。
31.图18是特高压电力电子开关器件总成组成的并联型全桥特高压电力电子变压器的电路结构示意图。
32.图19是特高压开关器件组件总成中的一个单元电路结构示意图。
33.图20是特高压开关器件组件总成由n个单元串联组合的总电路结构示意图。
具体实施方式
34.本发明采用了高拟饱和导通电压的高速电力电子开关器件或模块(见附图1、2、3及其附图说明)，取代传统使用的电力电子开关器件或模块来单独或作为桥臂的半桥或全桥与lc回路串联或并联构成无功功率振荡电路，用以解决因为无功功率相位造成的技术困难，并且lc回路与感性或容性的负载元件共同构成储能谐振电路来建立起能量储存回路，容纳无功功率的正常存在、运行，从而得到备有适应各类有功功率变动负载需要的高频无功功率，达到给电力电子变压(变流)器电源提供高频大容量备用无功功率的目的。
35.以下通过实施例来具体介绍本发明方法的应用。
36.下面是实施例中所涉及的几种模块的说明
37.图1是高拟饱和导通电压提速的低关断功耗超大电流超高耐压的晶闸管高速电力电子开关模块电路结构示意图，其中包括pnp型功率管1、npn型功率管2、二极管3、拟饱和电压设定电压单元4、集电极拟饱和电压钳位二极管5、二极管18、二极管19、导通控制脉冲输入端8、导通控制脉冲输入端8a、晶闸管高速电力电子开关模块输出端9、特效电容116。pnp型三极管1的发射极作为晶闸管高速电力电子开关模块的阳极d输出端9，其基极与二极管3的阳极相连，其集电极与集电极拟饱和电压钳位二极管5的阳极相连。二极管3、集电极拟饱和电压钳位二极管5的阴极都连到npn型三极管2的集电极上。npn型三极管2的发射极与二极管19的阳极相连并作为晶闸管高速电力电子开关模块的接地端s。npn型三极管2的基极与二极管18的阳极、拟饱和电压设定电压单元4的阳极相连并作为晶闸管高速电力电子开关模块的控制输入g端8。二极管18的阴极、拟饱和电压设定电压单元4的阴极相连并连到pnp型三极管1的集电极作为晶闸管高速电力电子开关模块的控制输入ga端8a，特效电容
116的两端与二极管18的两端并联。输入导通控制脉冲输入端8的导通控制脉冲使晶闸管高速电力电子开关模块处于传统的低饱和导通状态，按电路应用要求设定的时间导通控制脉冲转入导通控制脉冲输入端8a后晶闸管高速电力电子开关模块导通的载流子密度迅速降低转入高拟饱和电压的继续导通状态等候关断，输入端8a脉冲一消失晶闸管即迅速被关断。该时段的长短要根据具体电路应用需要取决于晶闸管高速电力电子开关模块能充分转入高拟饱和导通电压状态以具有理想的拖尾阶段提速功能。
38.图2是高拟饱和导通电压提速的低关断功耗gtr高速电力电子开关模块(或采用分列元件构成的)电路结构示意图。其中包括达林顿gtr模块2、拟饱和电压设定电压单元4、集电极拟饱和电压钳位二极管5、二极管18、二极管19、导通控制脉冲输入端8、导通控制脉冲输入端8a、gtr高速电力电子开关模块输出端9、特效电容116。达林顿gtr模块2的集电极与集电极拟饱和电压钳位二极管5的阴极相连作为gtr电力电子开关模块阳极d的输出端9，集电极拟饱和电压钳位二极管5的阳极、二极管18的阴极、拟饱和电压设定电压单元件4的阴极都连到控制脉冲输入端8a作为gtr高速电力电子开关模块的导通控制输入ga端，导通控制脉冲输入端8、二极管18的阳极、拟饱和电压设定电压单元4的阳极和二极管19的阴极都连到达林顿gtr模块2的基极上作为gtr高速电力电子开关模块的导通控制输入g端，达林顿gtr模块2的发射极和二极管19的阳极相连作为gtr高速电力电子开关模块的s接地端，特效电容116的两端与二极管18的两端并联。输入导通控制脉冲输入端8的导通控制脉冲使gtr高速电力电子开关模块处于传统的低饱和导通状态，按电路应用要求设定的时间导通控制脉冲转入导通控制脉冲输入端8a后gtr高速电力电子开关模块导通的载流子密度迅速降低转入高拟饱和导通电压的继续导通状态并且等候关断。
39.图3是高拟饱和导通电压提速的低关断功耗igbt高速电力电子开关模块部分电路结构示意图。其中包括pnp型功率管1、npn型功率管2、二极管3、拟饱和电压设定电压单元4、集电极拟饱和导通电压钳位二极管5、二极管18、二极管19、导通控制脉冲输入端8、导通控制脉冲输入端8a、igbt高速电力电子开关模块输出端9、特效电容116。pnp型三极管1的发射极作为igbt高速电力电子开关模块的输出端阳极d，其基极与二极管3的阳极相连，其集电极与集电极拟饱和导通电压钳位二极管5的阳极、拟饱和电压设定电压单元4的阴极和二极管18的阴极相连并作为控制脉冲输入ga端8a。二极管3的阴极、集电极拟饱和电压钳位二极管5的阴极都连到npn型三极管2的集电极上。npn型三极管2的发射极与二极管19的阳极相连并作为igbt高速电力电子开关模块的接地端s。npn型三极管2的基极与二极管18的阳极、拟饱和电压设定电压单元4的阳极、二极管19的阴极相连作为控制脉冲输入g端8，特效电容116的两端与二极管18的两端并联。前级场效应管输入到导通控制脉冲输入端8的导通控制脉冲使igbt高速电力电子开关处于传统的低饱和导通状态，按电路应用要求设定的时间导通控制脉冲转入导通控制脉冲输入端8a后igbt高速电力电子开关模块就转入高拟饱和导通电压继续导通并等候关断的状态。
40.关于图10避免功率因数问题的半桥整流单元电路示意图的说明。其中包括交流输入端口44，直流输出端口45，半桥整流二极管对46a、46b，推挽滤波电容47a、47b，滤波电感48，滤波电容49。半桥整流二极管46a的阳极跟半桥整流二极管46b的阴极相连作为交流输入44的一个端口，半桥整流二极管46a的阴极连到滤波电感48的一端，滤波电感48的另一端连到直流输出端口45的正极端，半桥整流二极管46b的阳极连到直流输出端口45的负极端，
推挽滤波电容47a的一端连到半桥整流二极管46a的阴极，另一端跟推挽滤波电容47b的一端相连并连到交流输入端口44的另一端，推挽滤波电容47b的另一端连到半桥整流二极管46b的阳极，滤波电容49的一端跟半桥整流二极管46b的阳极相连，另一端连到直流输出端口45的正极端。
41.实施例一：如图4所示的单个高速电力电子开关器件或模块与lc回路组合成备有高频无功功率的自激式电力电子变压器电路结构示意图，其中包括高拟饱和导通电压的高速电力电子开关器件或模块20，无功功率lc回路的电容23，作为无功功率lc回路主电感的变压变流输出初级绕组24，所述初级绕组24的抽头24c，变压变流输出次级绕组25，电感22，电容122，限流电阻27，隔直电容28，变压变流器32，电源正端30。电容23与变压变流输出的初级绕组24并联成无功功率lc主回路，lc主回路的一端跟高速电力电子开关器件或模块20的d极相连，另一端连到隔直电容28的一端，隔直电容28的另一端跟限流电阻27相连，限流电阻27的另一端连到高速电力电子开关器件或模块20的g极，电感22的一端与电容122的一端相连并连到变压变流输出的初级绕组24的抽头24c，电感22的另一端连到电源正端30，电容122的另一端接地，高速电力电子开关器件或模块20的s极接地。
42.实施例二：如图5所示的并联型全桥备有高频无功功率的自激式电力电子变压器电路结构示意图，其中包括20a、20b、21a、21b四个高拟饱和导通电压提速的高速电力电子开关器件或模块，无功功率对冲电感22，无功功率lc回路电容23，作为无功功率lc回路主电感的变压变流器输出初级绕组24，变压变流输出次级绕组25，四桥臂变压变流输出控制脉冲限流电阻26a、26b、27a、27b，四桥臂控制脉冲隔直电容28a、28b、29a、29b，电源正端30，变压变流输出端31，变压变流器32，自激反馈绕组50a、50b、51a、51b。电感22一端接电源正端30，另一端接高速电力电子开关模块20a、21a的d极，高速电力电子开关模块21a的s极连接电力电子开关模块20b的d极，高速电力电子开关模块20a的s极连接高速电力电子开关模块21b的d极，高速电力电子开关模块20b、21b的s极接地。自激反馈绕组50a的一端接到高速电力电子开关模块21a的s极，另一端接电容28a，电容28a另一端接电阻26a，电阻26a另一端接到高速电力电子开关模块21a的g极；自激反馈绕组50b的一端接到高速电力电子开关模块21b的s极，另一端接电容28b，电容28b另一端接电阻26b，电阻26b另一端接到高速电力电子开关模块21b的g极；自激反馈绕组51a的一端接到高速电力电子开关模块20a的s极，另一端接电容29a，电容29a另一端接电阻27a，电阻27a另一端接到高速电力电子开关模块20a的g极；自激反馈绕组51b的一端接到高速电力电子开关模块20b的s极，另一端接电容29b，电容29b另一端接电阻27b，电阻27b另一端接到高速电力电子开关模块20b的g极。电容23的一端与变压变流输出的初级绕组24的一端连接后接到高速电力电子开关模块20a的s极，电容23的另一端与变压变流输出的初级绕组24的另一端连接后接到高速电力电子开关模块21a的s极。
43.实施例三：如图6所示的并联型半桥备有高频无功功率的自激式电力电子变压器电路结构示意图。其中包括20、21两个高拟饱和导通电压提速的高速电力电子开关器件或模块，电感22，电容23，作为无功功率lc回路主电感的变压变流输出的初级绕组24，该初级绕组24的中心抽头24m，变压变流输出次级绕组25，限流电阻26、27，隔直电容28、29，电源正端30，变压变流器32。电感22一端接电源正端30，另一端接变压变流输出的初级绕组24的中心抽头24m，高速电力电子开关模块20的d极连接到变压变流输出的初级绕组24的一端，高
速电力电子开关模块21的d极连接到变压变流输出的初级绕组24的另一端，两个高速电力电子开关的s端都接地，电容23一端跟高速电力电子开关模块20的d极连接，另一端跟高速电力电子开关模块21的d极连接，高速电力电子开关模块20的d极连接电容28的一端，电容28的另一端连接电阻26的一端，电阻26的另一端连接高速电力电子开关模块21的g极；高速电力电子开关模块21的d极连接电容29的一端，电容29的另一端连接电阻27的一端，电阻27的另一端连接高速电力电子开关模块20的g极。
44.实施例四：如图7所示的串联型全桥备有高频无功功率的自激式电力电子变压器电路结构示意图，其中包括20a、20b、21a、21b四个高拟饱和导通电压提速的高速电力电子开关器件或模块，电容23，作为无功功率lc回路主电感的变压变流输出的初级绕组24，变压变流输出次级绕组25，限流电阻26a、26b、27a、27b，电阻54、电容55、电阻56、双向二极管57，电源正端30，变压变流输出端31，变压变流器32，自激反馈绕组50a、50b、51a、51b、52，反馈绕组组合53，过压二极管58a、58b、59a、59b。电源正端30接高速电力电子开关模块20a、21a的d极，高速电力电子开关模块20b、21b的s极接地，高速电力电子开关模块21a的s极连接高速电力电子开关模块20b的d极，高速电力电子开关模块20a的s极连接高速电力电子开关模块21b的d极。电容23的一端与变压变流输出的初级绕组24的一端连接，电容23的另一端接到高速电力电子开关模块20a的s极，变压变流输出的初级绕组24的另一端连接自激反馈绕组52的一端，自激反馈绕组52的另一端接到高速电力电子开关模块21a的s极。自激反馈绕组50a的一端接到高速电力电子开关模块21a的s极，另一端接电阻26a，电阻26a另一端接到高速电力电子开关模块21a的g极；自激反馈绕组51a的一端接到高速电力电子开关模块20a的s极，另一端接电阻27a，电阻27a另一端接到高速电力电子开关模块20a的g极；自激反馈绕组51b的一端接到高速电力电子开关模块20b的s极，另一端接电阻27b，电阻27b另一端接到高速电力电子开关模块20b的g极。自激反馈绕组50b的一端接到高速电力电子开关模块21b的s极，另一端接电阻26b，电阻26b另一端接到高速电力电子开关模块21b的g极，电阻54一端连接电源正极30，另一端连接电容55和电阻56，电阻56另一端接双向二极管57，电容55另一端接地，双向二极管57另一端接到高速电力电子开关模块21b的g极。二极管58a的阳极与高速电力电子开关模块21a的s极连接，阴极与高速电力电子开关模块21a的d极连接，二极管59a的阳极与高速电力电子开关模块20a的s极连接，阴极与高速电力电子开关模块20a的d极连接，二极管58b的阳极与高速电力电子开关模块21b的s极连接，阴极与高速电力电子开关模块21b的d极连接，二极管59b的阳极与高速电力电子开关模块20b的s极连接，阴极与高速电力电子开关模块20b的d极连接。
45.实施例五：如图8所示的串联型半桥备有高频无功功率的自激式电力电子变压器电源原理图，其中包括20、21两个高拟饱和导通电压提速的高速电力电子开关器件或模块，电容23，作为无功功率lc回路主电感的变压变流输出的初级绕组24，变压变流输出次级绕组25，次级绕组输出端31，自激反馈绕组50、51，二极管58、59，负载绕组60，提升无功功率电容61。限流电阻26、27，隔直电容28、29，电源正端30，变压变流器32。高速电力电子开关模块21的d极连接到电源正端30，s极与变压变流输出的初级绕组24的一端及高速电力电子开关模块20的d极连接，变压变流输出的初级绕组24的另一端跟电容23相连，电容的另一端接地。高速电力电子开关模块20的s极接地，次级绕组25一端接电容61，电容61另一端跟次级绕组25的另一端作为输出端31接到负载绕组60。自激反馈绕组50的一端接高速电力电子开
关模块21的s端，另一端接电容28，电容28的另一端连接电阻26的一端，电阻26的另一端连接高速电力电子开关模块21的g极；自激反馈绕组51的一端接高速电力电子开关模块20的s端，另一端连接电容29的一端，电容29的另一端连接电阻27的一端，电阻27的另一端连接高速电力电子开关模块20的g极。二极管58的阳极连接高速电力电子开关模块21的s极，阴极连接高速电力电子开关模块21的d极，二极管59的阳极连接高速电力电子开关模块20的s极，阴极连接高速电力电子开关模块20的d极。作为应用于电磁化处理水流时通入高频电流的负载绕组60绕在水流管道外面。
46.实施例六：用于远程特高压直流输电线路将交流电跟直流电、直流电跟直流电互换进行电力配送的高频电力电子升降压变压器的电路结构示意图、所需的特高压开关器件组件总成采用串联的电力电子开关器件组合模块的单元中单独的组合模块电路结构示意图以及由n个电力电子开关器件组合模块的单元串联组合而得的特高压开关器件组件总成电路结构示意图。
47.图16是由单个特高压开关器件组件总成组成的特高压电力电子变压器的电路结构示意图。其中包括单个特高压开关器件组件总成20，无功功率lc回路的电容23，作为无功功率lc回路主电感的变压变流输出初级绕组24，变压变流输出次级绕组25，电感22，电容122，变压变流器32，电源正端30。电容23与变压变流输出的初级绕组24并联成无功功率lc主回路，lc主回路的一端跟特高压开关器件组件总成20的d极相连，lc主回路的另一端跟电感22的一端与电容122的一端相连，电感22的另一端连到电源正端30，电容122的另一端接地，特高压开关器件组件总成20的s极接地，特高压开关器件组件总成的g极作为振荡激励开关控制输入端。
48.图17是并联型半桥特高压电力电子变压器的电路结构示意图。其中包括20、21两个特高压开关器件组件总成，无功功率对冲电感22，电容23，作为无功功率lc回路主电感的变压变流输出的初级绕组24，该初级绕组24的中心抽头24m，变压变流输出次级绕组25，电源正端电压30，变压变流器32，无功功率对冲电感22一端接电源正极30，另一端接变压变流输出初级绕组24的中心抽头24m，特高压开关器件组件总成20的d极连接到变压变流输出初级绕组24的一端，特高压开关器件组件总成21的d极连接到变压变流输出初级绕组24的另一端，两个特高压开关器件组件总成的s端都接地，电容23一端跟特高压开关器件组件总成20的d极连接，另一端跟特高压开关器件组件总成21的d极连接，特高压开关器件组件总成21的g极及特高压开关器件组件总成20的g极作为振荡激励开关控制输入端。
49.图18是并联型全桥特高压电力电子变压器的电路结构示意图。其中包括20a、20b、21a、21b四个特高压开关器件组件总成，无功功率对冲电感22，无功功率lc回路电容23，作为无功功率lc回路主电感的变压变流输出初级绕组24，变压变流输出次级绕组25，电源正端电压30，变压变流输出端31，变压变流器32，无功功率对冲电感22一端接电源正极30，另一端接特高压开关器件组件总成20a、21a的d极，特高压开关器件组件总成21a的s极连接特高压开关器件组件总成20b的d极，特高压开关器件组件总成20a的s极连接特高压开关器件组件总成21b的d极，特高压开关器件组件总成20b、21b的s极接地，特高压开关器件组件总成21a的g极、特高压开关器件组件总成20a的g极、特高压开关器件组件总成21b的g极、特高压开关器件组件总成20b的g极作为振荡激励开关控制输入端，电容23的一端与变压变流输出初级绕组24的一端连接后接到特高压开关器件组件总成20a的s极，电容23的另一端与变
压变流输出初级绕组24的另一端连接后接到特高压开关器件组件总成21a的s极。
50.图19是构成特高压开关器件组件总成中串联的各个单独的低耐压电力电子开关器件组合模块的串联单元j(j＝1～n，下同)的电路结构图。其中包括自均压的电力电子开关器件101
j
，主开关驱动脉冲器102
j
，二极管103
j
，电容器104
j
，m个光耦发光二极管105
jk
(k＝1～m，下同)，m个二极管106
jk
，m个分压电阻107
jk
，m个限流电阻108
jk
，m根导出光耦发光二极管105
jk
光耦光的光耦光纤109
jk
，m根受端光耦光纤110
jk
，主开关驱动脉冲器102
j
同步的光耦光纤111
j
，每个低耐压电力电子开关器件组合模块的串联单元j与其他低耐压电力电子开关器件组合模块的串联单元串联的的串联正端口112j和串联负端口113
j
，降压取样电阻119
j
、120
j
，基准稳压管121
j
以及其限流电阻118
j
。电力电子开关器件101
j
的d端接到串联正端口112
j
，电力电子开关器件101
j
的s端接到串联负端口113
j
，电力电子开关器件101
j
的g端以及ga端接到主开关驱动脉冲器102
j
的控制脉冲输出端，二极管103
j
的阳极接到串联正端口112
j
，阴极接到电容104
j
的一端，电容104
j
的另一端接到串联负端口113
j
，主开关驱动脉冲器102
j
的供电源正端接到二极管103
j
的阴极，主开关驱动脉冲器102
j
的供电源负端接到串联负端口113
j
，m个电阻107
jk
依次串联，分压电阻107
jk
的上端跟分压电阻107
jk+1
的下端相连后，电阻107
jm
的上端接到基准稳压管121
j
的阴极并与限流电阻118
j
的一端相连，限流电阻118
j
的另一端相连到二极管103
j
的阴极，基准稳压管121
j
的阳极接到串联负端口113
j
，电阻107
j1
的下端接到串联负端口113
j
，降压取样电阻120
j
的一端接到串联负端口113
j
，降压取样电阻119
j
上端接到串联正端口112
j
，下端接到降压取样电阻120
j
的另一端并接到所有光耦发光二极管105
jk
的阴极，各个光耦发光二极管105
jk
的阳极分别接到各二极管106
jk
的阴极，各二极管106
jk
的阳极分别接到各电阻108
jk
的一端，各电阻108
jk
的另一端分别接到分压电阻107
jk
跟分压电阻107
jk+1
的连接点。
51.图20是由n个低耐压电力电子开关器件组合模块的串联单元j串联组合而得的特高压开关器件组件总成的总电路结构示意图，其中包括完全相同的n个低耐压电力电子开关器件组合模块的串联单元j，特高压电源正端30，负载114，与门115，n个主开关脉冲器102
j
同步的控制器117。每个单独的低耐压电力电子开关器件组合模块的串联单元j独立区分于别的低耐压电力电子开关器件组合模块的串联单元，并由与其他单元串联的的串联正端口112
j
和串联负端口113
j
跟别的低耐压电力电子开关器件组合模块的串联单元串联，每个低耐压电力电子开关器件组合模块的串联单元的串联正端口112
j
接到上一个低耐压电力电子开关器件组合模块的串联单元的负端口113
j+1
，最高低耐压电力电子开关器件组合模块的串联单元的串联正端口112
n
与负载114的一端相连，负载114的另一端接到特高压电源正端30，最低第一个低耐压电力电子开关器件组合模块的串联单元的负端口1131作为特高压开关器件组件总成的接地端，每个k级电压区间导出的光耦发光二极管105
jk
光耦光的光耦光纤109
jk
共m组，每同一个k级电压区间组的n根都分别连接到各m个k级与门115
k
的n个入口，k级与门115
k
输出n个出口通过光耦光纤110
jk
把上一个区间电压输出的k级同步光耦光送到各电力电子开关器件单元组件101
j
的k级受端，控制各电力电子开关器件单元组件101
j
从k级区间电压状态同步转换到下一个k+1区间电压的状态。
52.所述特高压开关器件组件总成作为图16、图17、图18中所述高频(特高压)电力电子变压器中的电力电子开关器件20、21或20a、21a、20b、21b，就构成了交流电跟直流电、直流电跟直流电和直流电跟交流电进行特高压变换电力配送的高频无功功率的电力电子升、
降压变压器。
53.实施例七：输电线路采用的由提供强大高频加热电流的电源以及采用同轴电缆结构架设的输电线共同组成的防冰融冰设施。如图9所示的采用并联型半桥提供无功功率的功率电子变压器作为输电线路简易防冰融冰设施的高频电源。其中包括20、21两个高拟饱和电压提速的功率电子开关器件或模块，电感22，电容23，降频电容62，升频电感63，降频切换继电器触头64，升频切换继电器触头65，主电感以及变压变流输出的初级绕组24，该初级绕组24的中心抽头24m，输出次级绕组25，输出端接口31以及备用接口31a，限流电阻26、27，隔直电容28、29，电源正端电压30，高频无功功率的功率电子变压器32，无功功率增容电容61。电感22一端接电源正极30，另一端接初级绕组24的中心抽头24m，功率电子开关模块20的d极连接到初级绕组24的一端，功率电子开关模块21的d极连接到初级绕组24的另一端，两个功率电子开关的s端都接地，电容23一端跟功率电子开关模块20的d极连接，另一端跟功率电子开关模块21的d极连接，功率电子开关模块20的d极连接电容28的一端，电容28的另一端连接电阻26的一端，电阻26的另一端连接功率电子开关模块21的g极；功率电子开关模块21的d极连接电容29的一端，电容29的另一端连接电阻27的一端，电阻27的另一端连接功率电子开关模块20的g极。电容61并联在次级绕组25的两端。
54.如图11所示的是采用同轴电缆结构的输电线截面结构示意图，其中包括铝质电力线40、承力钢芯线41、铝箔42、绝缘层43。绝缘层43把承力钢芯线41跟铝箔42以及绞合在铝箔42外面的铝质电力线40进行电气隔离。
55.如图12所示的是用同轴电缆结构的输电线架设及连接示意图。其中包括承力钢芯线41，铝箔42，铝箔42层外绞合的铝质电力线40，输电线80的电力送出端及接受端73，承力钢芯线41通入加热高频电流的引出端74，短路线75，承力钢芯线41的承力方向77，承力钢芯线41与铝箔42之间的绝缘层43，输电线80一端的承力钢芯线41与铝质电力线40分别连到输入加热输电线80的高频电流的两端口76，输电线80另一端的承力钢芯线41与铝质电力线40由短路线75短接，在需要防冰融冰时输电线80一端由这两个端口76接入输入加热输电线的上述功率电子变压器电源输出端接口31或备用接口31a提供的高频电流。
56.实施例八：如图8所示为本发明的保健理疗通器的电源电路结构示意图。应用于市政自来水公司供水进行强电磁化处理。具体实施方案为
57.图13、图14、图15为市政自来水管中加以电磁化处理自来水的线圈绕组设置方案。图13中，包括了自来水管82，不锈钢管83，防漏水垫圈84，防漏压紧螺帽85。不锈钢管83穿过自来水管82，构成了复连通区域线槽结构，图14中包括了自来水管82，不锈钢管83，防漏水垫圈84以及在该复连通区域线槽设置的线圈绕组86，绕组端口87。图15是将线圈绕组86，绕组端口87单独列出在水管外图示。线圈绕组86作为图8中的负载绕组60。
58.为了使本领域技术人员更好地理解本发明，从而对本发明要求保护的范围作出更清楚的限定，上面就本发明的某些具体实施例对本发明进行了详细描述。需要说明的是，以上仅是本发明构思的某些具体实施方式仅是本发明的一部分实施例，其中对于相关结构的具体的直接的描述仅是为方便理解本发明并据以实施，各具体特征并不当然、直接地限定本发明的实施范围。本领域技术人员在本发明构思的指导下所作的常规选择和替换，均应视为在本发明要求保护的范围内。