一种可变频率变压器电路的级联变换器及相关电路制造技术

本申请公开了一种可变频率变压器电路的级联变换器，通过级联变换器的八个开关可以等效出H桥变换器和三相变换器，可以实现原有电路的功能，也就是等效H桥变换器可以控制可变频率变压器，三相变换器可以调节直流端电压，由于只使用了8个开关实现了10个开关的功能，降低了变换器的成本，进一步降低异步电网在建造时的总成本，提高资源的利用率。本申请还公开了一种可变频率变压器电路以及风电系统，具有以上有益效果。

A cascade converter and related circuits for variable frequency transformer circuits

This application discloses a cascade converter of a variable frequency transformer circuit. The eight switches of the cascade converter can be equivalent to H-bridge converter and three-phase converter. The function of the original circuit can be realized. That is, the equivalent H-bridge converter can control the variable frequency transformer, and the three-phase converter can adjust the DC-terminal voltage. Because only 8 switches are used to realize the functions of 10 switches, the cost of converters is reduced, the total cost of asynchronous power grid construction is further reduced, and the utilization rate of resources is improved. The application also discloses a variable frequency transformer circuit and a wind power system, which have the above beneficial effects.

【技术实现步骤摘要】
一种可变频率变压器电路的级联变换器及相关电路
本申请涉及电网异步互联
，特别涉及一种可变频率变压器电路的级联变换器、可变频率变压器电路以及风电系统。
技术介绍
随着电网的不断建设，不同国家之间的电网可以将电能资源进行共享。其中，可以通过可变频率变压器，将不同频率的电网之间相互连接。其中，可变频率变压器是一种新型电网异步互联装置，可以实现不同频率电网的相互连接。与背靠背高压直流输电相比，可变频率变压器具有更好的自然阻尼和惯性支撑能力；运行平滑，无谐波污染；控制简单且过载能力强。现有技术中，为了实现可变频率变压器的正常运行，可以采用一种可变频率变压器电路。具体的，可以参考图1，图1为现有技术提供的一种可变频率变压器电路。其中，该可变频率变压器电路包括1个H桥变换器和1个三相变换器。其中，H桥变换器用于控制可变频率变压器的转速、相角和有功功率；并联三相变换器用于控制直流母线电压，为H桥变换器提供所需的电能。但是，现有技术中用于控制可变频率变压器的H桥变换器需要由4个功率开关管组成，用于控制直流母线电压的三相变换器需要由6个功率开关管组成，也就是该电路中需要总共10个功率开关管，需要大量构建该电路，进一步的10个功率开关管会造成电路总成本的上升。因此，如何降低可变频率变压器电路的总成本是本领域技术人员所关注的重点问题。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种可变频率变压器电路的级联变换器、可变频率变压器电路以及风电系统，通过级联变换器的八个开关可以等效出H桥变换器和三相变换器，可以实现原有电路的功能，也就是等效H桥变换器可以控制可变频率变压器，三相变换器可以调节直流端电压，由于只使用了8个开关实现了10个开关的功能，降低了变换器的成本，进一步降低异步电网在建造时的总成本，提高资源的利用率。为解决上述技术问题，本申请提供一种可变频率变压器电路的级联变换器，包括：第一输出端、第二输出端、直流端、第一开关、第二开关直至第八开关；所述第一输出端的正极分别与所述第一开关的第二端和所述第四开关的第一端连接，所述第一输出端的负极分别与所述第二开关的第二端和所述第五开关的第一端连接；所述第二输出端的第一相分别与所述第三开关的第二端和所述第六开关的第一端连接，所述第二输出端的第二相分别与所述第四开关的第二端和所述第七开关的第一端连接，所述第二输出端的第三相分别与所述第五开关的第二端和所述第八开关的第一端连接；所述第一开关的第一端、所述第二开关的第一端、所述第三开关的第一端相互连接，其公共端作为所述直流端的正极；所述第六开关的第二端、所述第七开关的第二端、所述第八开关的第二端相互连接，其公共端作为所述直流端的负极。可选的，所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关均包括绝缘栅双极型晶体管IGBT和二极管；其中，所述IGBT的集电极与所述二极管的阴极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关的第一端；所述IGBT的发射极与所述二极管的阳极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关的第二端；所述IGBT的基极作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关的控制端。可选的，所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关均包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOS和二极管；其中，所述MOS的漏极与所述二极管的阴极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关的第一端；所述MOS的源极与所述二极管的阳极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关的第二端；所述MOS的栅极作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关的控制端。可选的，还包括与所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关分别并联的冗余开关。可选的，所述冗余开关为继电器。本申请还提供一种可变频率变压器电路，包括：第一电网、第二电网、可变频率变压器、滤波电感、直流电容、控制器以及如上所述的级联变换器；其中，所述第一电网与所述可变频率变压器的定子连接，所述第二电网与所述可变频率变压器的转子连接；所述级联变换器的第一输出端与所述可变频率变压器的电机连接；所述级联变换器的第二输出端与所述滤波电感的第一端连接，所述滤波电感的第二端连接在所述第一电网和所述可变频率变压器的定子之间；所述级联变换器的直流端的正极与所述直流电容的第一端连接，所述级联变换器的直流端的负极与所述直流电容的第二端连接；与所述级联变换器连接的控制器，用于对所述第一输出端输连接的开关出控制信号，以控制所述可变频率变压器的转速、相角和有功功率，并通过所述第二输出端调节所述直流端的电压。本申请还提供一种风电系统，包括：风力机、鼠笼式异步发电机、可变频率变压器、滤波电感、直流电容、电网、控制器以及如上所述的级联变换器，其中：所述风力机与所述鼠笼式异步发电机机械连接；所述鼠笼式异步发电机的定子与所述可变频率变压器的转子连接，所述可变频率变压器的定子与所述电网连接；所述级联变换器的第一输出端与所述可变频率变压器的直流电机连接；所述级联变换器的第二输出端与所述滤波电感的第一端连接，所述滤波电感的第二端连接在所述电网和所述可变频率变压器的定子之间；所述级联变换器的直流端的正极与所述直流电容的第一端连接，所述级联变换器的直流端的负极与所述直流电容的第二端连接；与所述级联变换器连接的控制器，用于通过所述第一输出端输出控制信号，以控制所述可变频率变压器的转速、相角和有功功率，并通过所述第二输出端调节所述直流端的电压。本申请所提供的一种可变频率变压器电路的级联变换器，包括：第一输出端、第二输出端、直流端、第一开关、第二开关直至第八开关；所述第一输出端的正极分别与所述第一开关的第二端和所述第四开关的第一端连接，所述第一输出端的负极分别与所述第二开关的第二端和所述第五开关的第一端连接；所述第二输出端的第一相分别与所述第三开关的第二端和所述第六开关的第一端连接，所述第二输出端的第二相分别与所述第四开关的第二端和所述第七开关的第一端连接，所述第二输出端的第三相分别与所述第五开关的第二端和所述第八开关的第一端连接；所述第一开关的第一端、所述第二开关的第一端、所述第三开关的第一端相互连接，其公共端作为所述直流端的正极；所述第六开关的第二端、所述第七开关的第二端、所述第八开关的第二端相互连接，其公共端作为所述直流端的负极。通过级联变换器的八个开关可以等效出H桥变换器和三相变换器，可以实现原有电路的功能，也就是等效H桥变换器可以控制可变频率变压器，三相变换器可以调节直流端电压，由于只使用了8个开关实现了10个开关的功能，降低了变换器的成本，进一步降低异步电网在建造时的总成本，提高资源的利用率。本申请还提供一种可变频率变压器电路以及风电系统，具有以上有益效果，在此不做赘述。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有技术提供的一种可变频率变压器电路；图2为本申请实施例所提供的一种可变频率变压器电路的级联变换器的结构示意图；图3为本申请实施例所提供的一种级联变换器的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变频率变压器电路的级联变换器，其特征在于，包括：第一输出端、第二输出端、直流端、第一开关、第二开关直至第八开关；所述第一输出端的正极分别与所述第一开关的第二端和所述第四开关的第一端连接，所述第一输出端的负极分别与所述第二开关的第二端和所述第五开关的第一端连接；所述第二输出端的第一相分别与所述第三开关的第二端和所述第六开关的第一端连接，所述第二输出端的第二相分别与所述第四开关的第二端和所述第七开关的第一端连接，所述第二输出端的第三相分别与所述第五开关的第二端和所述第八开关的第一端连接；所述第一开关的第一端、所述第二开关的第一端、所述第三开关的第一端相互连接，其公共端作为所述直流端的正极；所述第六开关的第二端、所述第七开关的第二端、所述第八开关的第二端相互连接，其公共端作为所述直流端的负极。

【技术特征摘要】
1.一种可变频率变压器电路的级联变换器，其特征在于，包括：第一输出端、第二输出端、直流端、第一开关、第二开关直至第八开关；所述第一输出端的正极分别与所述第一开关的第二端和所述第四开关的第一端连接，所述第一输出端的负极分别与所述第二开关的第二端和所述第五开关的第一端连接；所述第二输出端的第一相分别与所述第三开关的第二端和所述第六开关的第一端连接，所述第二输出端的第二相分别与所述第四开关的第二端和所述第七开关的第一端连接，所述第二输出端的第三相分别与所述第五开关的第二端和所述第八开关的第一端连接；所述第一开关的第一端、所述第二开关的第一端、所述第三开关的第一端相互连接，其公共端作为所述直流端的正极；所述第六开关的第二端、所述第七开关的第二端、所述第八开关的第二端相互连接，其公共端作为所述直流端的负极。2.根据权利要求1所述的级联变换器，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关均包括绝缘栅双极型晶体管IGBT和二极管；其中，所述IGBT的集电极与所述二极管的阴极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关的第一端；所述IGBT的发射极与所述二极管的阳极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关的第二端；所述IGBT的基极作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关的控制端。3.根据权利要求1所述的级联变换器，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关均包括金属氧化物半导体场效应晶体管MOS和二极管；其中，所述MOS的漏极与所述二极管的阴极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关的第一端；所述MOS的源极与所述二极管的阳极连接，其公共端作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关的第二端；所述MOS的栅极作为所述第一开关、所述第二开关直至所述第八开关的控制端。4.根据权利要求1至3任一项所述的级联变换器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢嘉豪，陈思哲，王裕，张桂东，章云，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44