本发明专利技术涉及一种适用于高电压和大功率双向传输变换器，所述变换器包括功率模块；所述功率模块包括高频变压器和分别与所述高频变压器原边侧和副边侧的每相连接的全桥拓扑结构的模块；所述原边侧和副边侧的每相连接的全桥拓扑结构的模块分别包括四个模块SMp和四个模块SMs，所述原边侧的每相连接的全桥拓扑结构的模块的每个桥臂分别设有一个模块SMp，所述副边侧的每相连接的全桥拓扑结构的模块的每个桥臂分别设有一个模块SMs。该变换器降低了功率管的开关频率和开关损耗，减小了单管所承受的电气应力，并提高了交流环节的波形质量。
【技术实现步骤摘要】
:本专利技术涉及一种变换器，更具体涉及一种适用于高电压和大功率双向传输变换器。
技术介绍
:由低压领域的直流斩波电路发展而来的DC/DC变换器也称直流变压器。近年来，伴随着直流电网概念的提出，其在高电压、大容量领域的应用研究得到了国内外学者的普遍重视。由此引出的新型拓扑型式，仿真建模技术和高频变压器关键技术等问题日益成为研究热点，其中拓扑型式的确定是研究工作的基础。DC/DC变换器最原始的拓扑是非隔离型单管直流斩波电路，如Buck电路、Boost电路、Buck-Boost电路、Cuk电路、Zeta电路和SEPIC电路等，上述电路中的功率器件在工作时处于硬开关状态，开关损耗较大，工作频率与效率均难以进一步提高。在直流电网背景下，DC/DC变换器需要应用于风电场并网，不同电压等级直流电网互联等场合，电压等级高，传输容量大，这些简单的拓扑型式难以满足应用需求，因此研究适用于高电压、大功率传输的DC-DC变换器拓扑非常重要。
技术实现思路
:本专利技术的目的是提供一种适用于高电压和大功率双向传输变换器，该变换器降低了功率管的开关频率和开关损耗，减小了单管所承受的电气应力，并提高了交流环节的波形质量。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案:一种适用于高电压和大功率双向传输变换器，所述变换器包括功率模块；所述功率模块包括高频变压器和分别与所述高频变压器原边侧和副边侧的每相连接的全桥拓扑结构的模块；所述原边侧和副边侧的每相连接的全桥拓扑结构的模块分别包括四个模块SMp和四个模块SMs，所述原边侧的每相连接的全桥拓扑结构的模块的每个桥臂分别设有一个模块SMp，所述副边侧的每相连接的全桥拓扑结构的模块的每个桥臂分别设有一个模块SMs。本专利技术提供的一种适用于高电压和大功率双向传输变换器，所述模块SMp或模块SMs包括任意个串联的子模块SMi ;每个所述子模块SMi为半桥子模块，其包括半桥模块和与所述半桥模块连接的电容器；所述半桥模块的两个桥臂分别包括反向并联的IGBT与二极管。本专利技术提供的一种适用于高电压和大功率双向传输变换器，每个所述子模块SMi为全桥子模块，其包括全桥模块和作为所述全桥模块负载的电容器；所述全桥模块的四个桥臂分别包括反向并联的IGBT与二极管。本专利技术提供的另一优选的一种适用于高电压和大功率双向传输变换器，每个所述子模块SMi包括为箝位双子模块，其包括两个所述半桥子模块、设置在两个所述半桥子模块间的两个二极管和开关管；所述开关管包括反向并联的IGBT与二极管；所述开关管并联在两个所述半桥子模块间；在第一个所述半桥子模块与所述开关管支路间和第二个所述半桥子模块与所述开关管支路间分别设有二极管；第一个二极管的阳极与所述开关管中设有的二极管的阴极连接，第二个二极管的阴极与所述开关管设有的二极管的阳极连接。本专利技术提供的再一优选的一种适用于高电压和大功率双向传输变换器，所述变换器包括输入串联输出并联、输入串联输出串联，输入并联输出串联，输入并联输出并联四种形式。本专利技术提供的又一优选的一种适用于高电压和大功率双向传输变换器，所述输入串联输出并联形式为输入端与输出端至少其中一侧设为至少两个所述功率模块的输入端串联或至少两个所述功率模块的输出端并联；所述输入串联输出串联形式为输入端与输出端至少其中一侧设为至少两个所述功率模块的输入端串联或至少两个所述功率模块的输出端串联；所述输入并联输出串联形式为输入端与输出端至少其中一侧设为至少两个所述功率模块的输入端并联或至少两个所述功率模块的输出端串联；所述输入并联输出并联形式为输入端与输出端至少其中一侧设为至少两个所述功率模块的输入端并联或至少两个所述功率模块的输出端并联。本专利技术提供的又一优选的一种适用于高电压和大功率双向传输变换器，每个所述模块SMp和模块SMs分别串联电感器。本专利技术提供的又一优选的一种适用于高电压和大功率双向传输变换器，所述四个模块SMp分别为SMpl、SMp2、SMp3和SMp4，所述SMpl和SMp2串联，所述SMp3和SMp4串联；所述高频电压器原边则的每相的输入端与输出端分别连接所述SMpl和SMp2的中间和所述SMp3和SMp4的中间。本专利技术提供的又一优选的一种适用于高电压和大功率双向传输变换器，所述SMpU SMp2、SMp3和SMp4包含的子模块数量相同，设为η ;运行时，所述SMpl与SMp2投入运行的子模块数总和必须为n，所述模块SMp3与SMp4投入运行的子模块数总和必须为η。本专利技术提供的又一优选的一种适用于高电压和大功率双向传输变换器，所述高频变压器副边侧的每相连接的全桥拓扑结构子模块的结构与所述高频变压器原边侧的全桥拓扑结构子模块结构相同，原边和副边的子模块数量相同或不同；其数量根据各自的电压等级进行确定。和最接近的现有技术比，本专利技术提供技术方案具有以下优异效果1、本专利技术中的功率模块拓扑结构具备电气隔离、功率双向传输特点，适用于高电压和大功率双向能量传递的直流变换场合；2、本专利技术的技术方案使大功率电力电子器件所承受的应力降低；3、本专利技术中通过不同个数功率模块串联、并联的合理组合，可以应用高电压、大功率并且双向能量传递的场合；4、本专利技术的主电路的模块化结构易于生产、装配及扩展；5、本专利技术的技术方案降低了功率管的开关频率和开关损耗，并且减小了单管所承受的电气应力，并提高了交流环节的波形质量。【附图说明】图1为本专利技术的单相变压器多功率模块结构示意图；图2为本专利技术的三相变压器多功率模块结构示意图；图3为本专利技术的模块SMp和模块SMs结构示意图；图4为本专利技术的半桥子模块SMi结构示意图；图5为本专利技术的全桥子模块SMi结构示意图；图6为本专利技术的箝位双子模块SMi结构示意图；图7、本专利技术的功率模块输入串联输出串联形式的示意图；图8、本专利技术的功率模块输入串联输出并联形式的示意图；图9、本专利技术的功率模块输入并联输出并联形式的示意图；图10、本专利技术的功率模块输入并联输出串联形式的示意图；图11、为本专利技术的单相变压器单功率模块结构示意图；图12、为本专利技术的三相变压器单功率模块结构示意图。【具体实施方式】下面结合实施例对专利技术作进一步的详细说明。实施例1:如图1-12所示，本例的专利技术适用于高电压和大功率双向传输变换器，所述变换器包括功率模块；所述功率模块包括高频变压器和分别与所述高频变压器原边侧和副边侧的每相连接的全桥拓扑结构的模块；所述原边侧和副边侧的每相连接的全桥拓扑结构的模块当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种适用于高电压和大功率双向传输变换器，其特征在于：所述变换器包括功率模块；所述功率模块包括高频变压器和分别与所述高频变压器原边侧和副边侧的每相连接的全桥拓扑结构的模块；所述原边侧和副边侧的每相连接的全桥拓扑结构的模块分别包括四个模块SMp和四个模块SMs，所述原边侧的每相连接的全桥拓扑结构的模块的每个桥臂分别设有一个模块SMp，所述副边侧的每相连接的全桥拓扑结构的模块的每个桥臂分别设有一个模块SMs。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：魏晓光，于海玉，罗湘，查鲲鹏，高冲，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网智能电网研究院，中电普瑞电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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