一种基于平板电容器的电力电子变压器制造技术

本发明专利技术提供一种基于平板电容器的电力电子变压器，包括：平板电容器、初级拓扑模块和次级拓扑模块构成；所述平板电容器由4块相同大小的金属板P1、P2、P4、P3顺序平行放置构成；所述初级拓扑模块和次级拓扑模块俱采用对称拓扑结构，所述初级拓扑模块与所述金属板P1、P2相连，所述次级拓扑模块与所述金属板P4、P3相连。发明专利技术技术方案与传统电力电子变压器相比，制造简单，可减少有色金属的消耗，可进一步减小厚度，具有应用在对体积或者厚度要求较高的特定场合的价值。

An electric power transformer based on a flat plate capacitor

The invention provides a power electronic transformer, capacitor plate based flat capacitor includes a primary and secondary module, topology topology module; the panel capacitor consists of a metal plate 4 blocks of the same size P1, P2, P4, P3 order placed parallel to the primary structure; topology module and secondary topology module all the symmetric topology, the primary topology module and the metal plate P1, P2 connected to the secondary topology module and the metal plate P4, P3. Compared with the traditional power electronic transformer, the invention technology is simple and can reduce the consumption of non-ferrous metals, and further reduce the thickness. It has the application value in specific occasions that require higher volume or thickness.

【技术实现步骤摘要】
一种基于平板电容器的电力电子变压器
本专利技术涉及变压器
，更具体地，涉及一种基于平板电容器的电力电子变压器。
技术介绍
目前，随着社会经济的不断发展，人类对能源的需求日益增加，伴随传统石化能源的不断枯竭，可再生能源的利用越来越重要。尽管可再生能源具有许多的优点，但是大多数可再生能源均存在电力供应不稳定、不连续且随气候条件变化等缺陷。为了解决这一问题就必须研究一种双向电力电子变换器，其能控制能量的双向传输，将储能装置和可再生能源发电单元结合使用，以提供稳定连续的电能。同时这种双向电力电子变换器能够替代传统的电磁变压器，解决其体积重量大、成本高等的问题。现有技术中，为解决上述技术问题，各种电力电子变压器都是基于一个绕组式高频变压器。但是，即使是高频变压器，其厚度、体积在某些应用场合也会受到限制，且绕组变压器制造工艺比较复杂，需要消耗大量有色金属。
技术实现思路
本专利技术为克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，提供一种基于平板电容器的电力电子变压器。根据本专利技术的一个方面，提供一种电力电子变压器，其特征在于，包括：平板电容器、初级拓扑模块和次级拓扑模块构成；所述平板电容器由4块相同大小的金属板P1、P2、P4、P3顺序平行放置构成，用于完成电能的双向传输；所述初级拓扑模块和次级拓扑模块俱采用对称拓扑结构，所述初级拓扑模块与所述金属板P1、P2相连，所述次级拓扑模块与所述金属板P4、P3相连。本申请提出一种基于平板电容器的电力电子变压器，与传统意义上的基于高频绕组变压器的电力电子变压器不同，该电力电子变压器基于平板电容器，能实现能量的双向传输，与传统电力电子变压器相比，制造简单，可减少有色金属的消耗，可进一步减小厚度，具有应用在对体积或者厚度要求较高的特定场合的价值，且控制方法比较简单。附图说明图1为根据本专利技术实施例平板电容器的结构示意图；图2为根据本专利技术实施例平板电容器的结构示意图；图3为根据本专利技术实施例一种电力电子变压器的整体电路结构示意图；图4为根据本专利技术实施例一种电力电子变压器的等效电路示意图；图5为根据本专利技术实施例一种电力电子变压器中平板电容器等效电路的示意图；图6为根据本专利技术实施例一种电力电子变压器中平板电容器等效电路的示意图；图7为根据本专利技术实施例一种电力电子变压器中带有图5所示等效模型的等效电路示意图；图8，其中a为根据本专利技术实施例一种电力电子变压器初级侧电源单独工作时电路的运行状态，其中b为根据本专利技术实施例一种电力电子变压器次级侧电源单独工作时电路的运行状态；图9为根据本专利技术实施例一种电力电子变压器，当能量由初级侧传到次级侧正向传输时，两侧桥式变换器开关的驱动脉冲、输出方波电压的波形示意图；图10为根据本专利技术实施例一种电力电子变压器，当能量由次级侧到初级侧反向传输时，两侧桥式变换器开关的驱动脉冲、输出方波电压的波形示意图；图11为根据本专利技术实施例一种电力电子变压器中验证输出电压VCD与电流以及输入电压VAB与电流之间相位差关系的示意图；图12为根据本专利技术实施例一种电力电子变压器中能量正向传输时，开关S1、S4、S5、S8的驱动脉冲及输出电压VAB(有1/25增益)、VCD(有1/25增益)的波形示意图；图13为根据本专利技术实施例一种电力电子变压器中验证当VAB的相位超前VCD的相位时，能量正向传输的示意图；图14为根据本专利技术实施例一种电力电子变压器中能量反向传输时，开关S1、S4、S5、S8的驱动脉冲及输出电压VAB(有1/25增益)、(有1/25增益)的波形示意图；图15为根据本专利技术实施例一种电力电子变压器中验证当VCD的相位超前VAB的相位时，能量反向传输的示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。基于平板电容器的电力电子变压器可实现与传统电力电子变压器同样功能的同时，可进一步减小其厚度，在对厚度，重量要求较高的场合更具应用价值，且基于平板电容器的电力电子变压器制造简单，对有色金属的消耗更少。鉴于此，本申请提供一种能够实现基于平板电容器的双向电力电子变压器。如图1，在本专利技术的一个具体实施例中，示出一种电力电子变压器整体电路结构示意图。总体上，包括：平板电容器、初级拓扑模块和次级拓扑模块构成；所述平板电容器由4块相同大小的金属板P1、P2、P4、P3顺序平行放置构成，用于实现电能的双向传输；所述初级拓扑模块和次级拓扑模块俱采用对称拓扑结构，所述初级拓扑模块与所述金属板P1、P2相连，所述次级拓扑模块与所述金属板P4、P3相连。在本专利技术另一个具体实施例中，一种电力电子变压器，所述平板电容器电容值通过调整所述各金属板间距和/或在各金属板间填充电解质进行调整。在本专利技术另一个具体实施例中，一种电力电子变压器，所述电力电子变压器的平板电容器由4块相同大小有一定厚度的金属板P1、P2、P4、P3平行放置构成，如图1所示。P1和P2之间、P2和P4之间、P3和P4之间的距离分别为d1、d2、d3，且分别填充介电常数为ε1、ε2、ε3的电介质如图2所示。其中d1、d2和d3，ε1、ε2和ε3的值应根据实际应用中所需平板电容器电容值来选择。如图3所示，在本专利技术的另一个具体实施例中，一种电力电子变压器，所述初级拓扑模块和次级拓扑模块分别同时包括：直流电源、桥式变流电路A1和LCL补偿电路A2；所述桥式变流电路A1，包括：四个功率半导体开关桥式相连，初级拓扑上的开关为S1、S2、S3、S4，次级拓扑上的开关为S5、S6、S7、S8，所述四个功率半导体开关分别反并联一个二极管；所述桥式变流电路两端通过所述LCL多谐振补偿网络分别与所述金属板P1、P2、P4、P3相连；所述LCL补偿电路A2包括：两个电感和一个电容T型相连；所述直流电源的两端分别与所述桥式变流电路A1的直流侧相连；所述桥式变流电路A1的交流侧与LCL补偿电路相连；所述LCL补偿电路A2与相应侧的金属板相连。在本专利技术另一个具体实施例中，一种电力电子变压器，所述电力电子变压器的工作模式，包括：模式1，在电力电子变压器工作于能量正向传输时，所述初级拓扑的桥式变流电路作为高频逆变器，将所述直流电电源逆变成高频交流方波电源，次级拓扑的桥式变流电路作为整流器，将接收到的高频交流电压整流成直流电压；模式2，在电力电子变压器工作于能量反向传输时，所述初级拓扑的桥式变流电路作为整流器，将接收到的高频交流电压整流成直流电压，次级拓扑中的桥式变流电路作为高频逆变器，将次级拓扑的直流电源逆变成高频交流方波电源。在本专利技术另一个具体实施例中，一种电力电子变压器，所述桥式整流电路，每个桥臂上的上下两个开关均为180°互补导通。在初级侧，开关S1和S2构成超前桥臂，S3和S4构成滞后桥臂。在次级侧，开关S5和S6构成超前桥臂，S7和S8构成滞后桥臂。通过调节滞后桥臂相对于超前桥臂滞后的相位，来调节桥式变换电路交流侧方波电压VAB和VCD的占空比，从而调节Vin和Vout来控制传输功率的大小。在本专利技术另一个具体实施例中，一种电力电子变压器，所述初级拓扑模块和次级拓扑模块还包括LCL多谐振补偿网络A2，所述桥式变流电路A1两端通过所述LCL多谐振补偿网络A1分别与所述金属板P1、P2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力电子变压器，其特征在于，包括：平板电容器、初级拓扑模块和次级拓扑模块；所述平板电容器由4块相同大小的金属板P1、P2、P4、P3顺序平行放置构成；所述初级拓扑模块和次级拓扑模块俱采用对称拓扑结构，所述初级拓扑模块与所述金属板P1、P2相连，所述次级拓扑模块与所述金属板P4、P3相连。

【技术特征摘要】
1.一种电力电子变压器，其特征在于，包括：平板电容器、初级拓扑模块和次级拓扑模块；所述平板电容器由4块相同大小的金属板P1、P2、P4、P3顺序平行放置构成；所述初级拓扑模块和次级拓扑模块俱采用对称拓扑结构，所述初级拓扑模块与所述金属板P1、P2相连，所述次级拓扑模块与所述金属板P4、P3相连。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述平板电容器电容值，通过调整所述各金属板间距和/或在各金属板间填充不同电解质进行调整。3.如权利要求1所述的电力电子变压器，其特征在于，所述初级拓扑模块和次级拓扑模块分别同时包括：直流电源、桥式变流电路和LCL补偿电路；所述桥式变流电路，包括：四个功率半导体开关桥式相连,所述四个功率半导体开关分别反并联一个二极管；所述桥式变流电路两端通过所述LCL多谐振补偿网络分别与所述金属板P1、P2、P4、P3相连；所述LCL补偿电路包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：马昂，朱奇，孙尧，粟梅，赵梓亦，宁思捷，杨建，韩华，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43