一种电桥结构、换流电路及电力电子变压器制造技术

本实用新型专利技术实施例提供了一种电桥结构、换流电路及电力电子变压器，其中电桥结构正向将输入的交流电压直接调制成方波电压，省去了DC/AC的转换；逆向可以将输入的方波电压直接调制成交流电压(正弦波)，较中高频方波电压整流成直流电压再进行脉冲宽度(PWM)调制的拓扑结构，可以减小一级。使得包含该电桥结构的电路，比如换流电路等的转换效率得到有效提高，电路结构也更为紧凑，进而使包含上述换流电路的电力电子变压器的转换效率更高，体积更小。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力设备
，具体涉及一种电桥结构、换流电路及电力电子变压器。
技术介绍
电力电子变压器又称固态变压器，是近年来随着电力电子技术发展而引起人们关注的新型电网配电变压装置。它采用最新的电力电子变流技术，将工频交流电转换为高频交流电或直流电，然后用高频变压器进行隔离，以实现电压电流的变换，最后将高频交流电转换为工频交流电或者将直流电逆变为工频交流电，供电网用户使用。电力电子变压器除了具备常规变压器的变压、隔离、能量传递等功能外，还具备无功补偿、谐波治理、电网互联、新能源并网等功能，有望在未来电网中得到广泛应用。现有技术中，传统的多电平拓扑的电力电子变压器，每相桥臂包含多个级联的子模块，每个子模块可以包括H桥或者半桥整流电路，交流电经上述子模块整流成直流电后需要再通过DC/AC转换模块调制成方波电压，再经AC/DC转换模块调制成低压直流电，转换级数多，导致转换效率低、占地面积大。
技术实现思路
因此，本技术实施例要解决的技术问题在于现有技术中的电力电子变压器转换效率低、占地面积大。为此，本技术实施例提供了如下技术方案：本技术实施例提供了一种电桥结构，包括：第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，所述第一桥臂和所述第四桥臂的串联支路与所述第二桥臂和所述第三桥臂的串联支路并联连接；所述第一桥臂与所述第四桥臂的公共端的引出端同所述第二桥臂和所述第三桥臂的公共端的引出端一起构成所述电桥结构的第一侧，所述第一桥臂与所述第二桥臂的公共端的引出端同所述第三桥臂和所述第四桥臂的公共端的引出端一起构成所述电桥结构的第二侧；所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂和所述第四桥臂上均包括至少一组开关组，所述开关组中的开关器件导通时，其对应桥臂上的电流能双向流动，所述开关组中的开关器件关断时，其对应桥臂上的电流被截断；当第一交流电压从所述电桥结构的第一侧或者第二侧输入后,通过控制所述电桥结构各个桥臂上所述开关器件的导通或者关断将所述第一交流电压调制成第一方波电压后从所述电桥结构的第二侧或者第一侧输出；当第二方波电压从所述电桥结构的第二侧或者第一侧输入后，通过控制所述电桥结构各个桥臂上所述开关器件的导通或者关断将所述第二方波电压调制成第二交流电压后从所述电桥结构的第一侧或者第二侧输出。可选地，本技术实施例所述的电桥结构，每个所述开关组中均反向串联连接有两个双向开关组件，且所述第一桥臂和所述第四桥臂上相邻的两个所述双向开关组件以及所述第二桥臂和所述第三桥臂上相邻的两个所述双向开关组件均正向串联连接；所述第一桥臂和所述第二桥臂上相邻的两个所述双向开关组件以及所述第三桥臂和所述第四桥臂上相邻的两个所述双向开关组件均反向串联连接。可选地，本技术实施例所述的电桥结构，所述双向开关组件包括一个二极管和一个开关器件，且所述二极管和所述开关器件反向并联连接。本技术实施例还提供了一种换流电路，包括至少一条换流支路，每条所述换流支路包括：多个上述电桥结构，分别对应三相交流电，且每相包括相同数量的所述电桥结构，同一相的相邻所述电桥结构间的第一侧或者第二侧级联连接，每相中级联连接的所述电桥结构的其中一端的端口与其它两相对应位置的端口连接，另一端的端口作为该相的交流接口；电压转换子单元，其原边侧与所述电桥结构的第二侧或者第一侧连接，对所述电桥结构的第二侧或者第一侧输出的电压进行隔离变压后从其副边侧输出；至少一个整流子单元，其交流侧与所述电压转换子单元的一个副边侧连接，将从该副边侧接收的电压整流成直流电压后输出。可选地，本技术实施例所述的换流电路，所述电压转换子单元包括至少一个变压器，所述变压器的原边侧包括多个原边绕组，分别与其对应的所述电桥结构的第二侧或者第一侧连接，副边侧包括至少一个副边绕组，与对应的所述整流子单元的交流侧连接。可选地，本技术实施例所述的换流电路，所述电压转换子单元包括至少三个双绕组结构的变压器，且所述换流电路包括至少三个整流子单元，与所述变压器一一对应；所述变压器原边侧的原边绕组与其对应的所述电桥结构的第二侧或者第一侧连接，副边侧的副边绕组与其对应的所述整流子单元的交流侧连接。可选地，本技术实施例所述的换流电路，所述整流子单元包括至少一个整流子电路，所述整流子电路包括第一开关器件T1、第二开关器件T2、第三开关器件T3、第四开关器件T4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；所述第一开关器件T1和所述第三开关器件T3的串联支路与所述第二开关器件T2和所述第四开关器件T4的串联支路并联连接，所述第一二极管D1、所述第二二极管D2、所述第三二极管D3和所述第四二极管D4分别与所述第一开关器件T1、所述第二开关器件T2、所述第三开关器件T3和所述第四开关器件T4反并联，所述第一开关器件T1和所述第三开关器件T3的公共端与所述第二开关器件T2和所述第四开关器件T4的公共端作为所述整流子单元的交流侧，所述两个串联支路并联连接后的公共端作为所述整流子单元的直流侧。可选地，本技术实施例所述的换流电路，所述整流子单元的直流侧或者串联或者并联，并将直流侧或者串联或者并联后的所述整流子单元的直流侧作为隔离转换直流接口。可选地，本技术实施例所述的换流电路，还包括至少一个直流电容器，与所述整流子单元的直流侧或者串联或者并联后的所述整流子单元的直流侧并联连接，并将所述直流电容器的电压输出端作为隔离转换直流接口。可选地，本技术实施例所述的换流电路，还包括至少一条逆变支路，每条所述逆变支路的直流侧与所述隔离转换直流接口连接，并将所述逆变支路的交流侧作为隔离转换交流接口。本技术实施例还提供了一种电力电子变压器，包括上述换流电路。本技术实施例技术方案，具有如下优点：本技术实施例提供了一种电桥结构，该电桥结构正向可以将输入的交流电压直接调制成方波电压，省去了DC/AC的转换；逆向可以将输入的方波电压直接调制成交流电压(正弦波)，较中高频方波电压整流成直流电压再进行脉冲宽度(PWM)调制的拓扑结构，可以减小一级。使得包含该电桥结构的电路，比如换流电路等的转换效率得到有效提高，电路结构也更为紧凑，进而使包含上述换流电路的电力电子变压器的转换效率更高，体积更小。附图说明为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例1中电桥结构的一个具体实例的电路原理图；图2为本技术实施例2中换流电路的一个具体实例的原理框图；图3为本技术实施例2换流电路中电压转换子单元的一个具体实例的结构示意图；图4为本技术实施例2中的换流电路在包括图3所示结构的电压转换子单元时的一个具体实例的电路原理图；图5为本技术实施例2换流电路中电压转换子单元的另一个具体实例的结构示意图；图6为本技术实施例2中的换流电路在包括图5所示结构的电压转换子单元时的一个具体实例的电路原理图；图7为本技术实施例2换流电路中整流子单元的一个具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电桥结构，其特征在于，包括：第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，所述第一桥臂和所述第四桥臂的串联支路与所述第二桥臂和所述第三桥臂的串联支路并联连接；所述第一桥臂与所述第四桥臂的公共端的引出端同所述第二桥臂和所述第三桥臂的公共端的引出端一起构成所述电桥结构的第一侧，所述第一桥臂与所述第二桥臂的公共端的引出端同所述第三桥臂和所述第四桥臂的公共端的引出端一起构成所述电桥结构的第二侧；所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂和所述第四桥臂上均包括至少一组开关组，所述开关组中的开关器件导通时，其对应桥臂上的电流能双向流动，所述开关组中的开关器件关断时，其对应桥臂上的电流被截断；当第一交流电压从所述电桥结构的第一侧或者第二侧输入后,通过控制所述电桥结构各个桥臂上所述开关器件的导通或者关断将所述第一交流电压调制成第一方波电压后从所述电桥结构的第二侧或者第一侧输出；当第二方波电压从所述电桥结构的第二侧或者第一侧输入后，通过控制所述电桥结构各个桥臂上所述开关器件的导通或者关断将所述第二方波电压调制成第二交流电压后从所述电桥结构的第一侧或者第二侧输出。

【技术特征摘要】
1.一种电桥结构，其特征在于，包括：第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，所述第一桥臂和所述第四桥臂的串联支路与所述第二桥臂和所述第三桥臂的串联支路并联连接；所述第一桥臂与所述第四桥臂的公共端的引出端同所述第二桥臂和所述第三桥臂的公共端的引出端一起构成所述电桥结构的第一侧，所述第一桥臂与所述第二桥臂的公共端的引出端同所述第三桥臂和所述第四桥臂的公共端的引出端一起构成所述电桥结构的第二侧；所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂和所述第四桥臂上均包括至少一组开关组，所述开关组中的开关器件导通时，其对应桥臂上的电流能双向流动，所述开关组中的开关器件关断时，其对应桥臂上的电流被截断；当第一交流电压从所述电桥结构的第一侧或者第二侧输入后,通过控制所述电桥结构各个桥臂上所述开关器件的导通或者关断将所述第一交流电压调制成第一方波电压后从所述电桥结构的第二侧或者第一侧输出；当第二方波电压从所述电桥结构的第二侧或者第一侧输入后，通过控制所述电桥结构各个桥臂上所述开关器件的导通或者关断将所述第二方波电压调制成第二交流电压后从所述电桥结构的第一侧或者第二侧输出。2.根据权利要求1所述的电桥结构，其特征在于，每个所述开关组中均反向串联连接有两个双向开关组件，且所述第一桥臂和所述第四桥臂上相邻的两个所述双向开关组件以及所述第二桥臂和所述第三桥臂上相邻的两个所述双向开关组件均正向串联连接；所述第一桥臂和所述第二桥臂上相邻的两个所述双向开关组件以及所述第三桥臂和所述第四桥臂上相邻的两个所述双向开关组件均反向串联连接。3.根据权利要求1或2所述的电桥结构，其特征在于，所述双向开关组件包括一个二极管和一个开关器件，且所述二极管和所述开关器件反向并联连接。4.一种换流电路，其特征在于，包括至少一条换流支路(1)，每条所述换流支路(1)包括：多个权利要求1或2所述的电桥结构(11)，分别对应三相交流电，且每相包括相同数量的所述电桥结构(11)，同一相的相邻所述电桥结构(11)间的第一侧或者第二侧级联连接，每相中级联连接的所述电桥结构(11)的其中一端的端口与其它两相对应位置的端口连接，另一端的端口作为该相的交流接口；电压转换子单元(12)，其原边侧与所述电桥结构(11)的第二侧或者第一侧连接，对所述电桥结构(11)的第二侧或者第一侧输出的电压进行隔离变压后从其副边侧输出；至少一个整流子单元(13)，其交流侧与所述电压转换子单元(12)的一个副边侧连接，将从该副边侧接收的电压整流成直流电压后输出。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓占锋，赵国亮，滕乐天，陆振纲，尉志勇，刘海军，宋洁莹，蔡林海，葛菁，王志凯，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国家电网公司，
类型：新型
国别省市：北京;11