一种模块化结构的配电电力电子变压器制造技术

本发明专利技术提供的一种模块化了配电电力电子变压器；包括至少一组功率单元和一个三相逆变器，每组功率单元包含三个基本功率单元，分别对应三相交流电；本发明专利技术电路拓扑保持原有电路拓扑的基本功能，如电气隔离，变压，能量双向流动等；模块化设计，控制简单，易于拓展，可实现冗余运行，提高可靠性，且便于维护；电路拓扑简化，所需功率器件数量减少，驱动电路减少带来了系统可靠性的提高；可根据实际应用条件优选m和n，设计灵活，可获得最优设计目标。

A Modular Distribution Power Electronic Transformer

The invention provides a modular distribution power electronic transformer, including at least one set of power units and a three-phase inverter, each set of power units contains three basic power units corresponding to three-phase alternating current; the circuit topology of the invention maintains the basic functions of the original circuit topology, such as electrical isolation, voltage conversion, energy bidirectional flow, etc; modular design, simple control. It is easy to expand, redundant operation can be realized, reliability can be improved, and maintenance can be facilitated. Simplified circuit topology, reduced number of power devices required, and reduced driving circuit bring about the improvement of system reliability. Optimum m m m and N can be selected according to practical application conditions, and flexible design can achieve optimal design objectives.

【技术实现步骤摘要】
一种模块化结构的配电电力电子变压器
本专利技术涉及一种模块化的配电电力电子变压器。
技术介绍
传统电力变压器是基于电磁感应原理的一种电能变换设备，广泛用于电力系统中，起到电压变换和电气隔离的作用。随着电力电子技术的发展，电力电子装置在电力系统中大规模投入应用，传统电力变压器不能适应电力系统的要求，电力电子变压器应运而生。电力电子变压器是由电力电子电路和中高频中间变压器组成的电力电子装置。电力电子变压器的拓扑结构有很多种，其基本的电路结构是AC/DC/AC+中间变压器+AC/DC/AC。中间变压器前端电路主要作用是连接配电网，并提高输入电压的频率，为提高中间变压器的工作频率创造条件；中间变压器后端电路主要作用则是把中间变压器输出的电压控制为幅值稳定，频率为50Hz的交流电压。从电能在电力电子变压器中流动的过程看，电力电子变压器就是把50Hz交流电先升频后降频的装置。电力电子变压器利用了中间变压器电气隔离的功能，又通过升频的方法降低变压器的铁芯体积，因此，电力电子变压器保持了传统电力变压器电气隔离和变压的基本功能，又由于电力电子电路的可控性而使得流经其中的电能可控。这就是电力电子变压器较传统电力变压器功能性能更优越之处。一般情况下，配电电力变压器电压变比较大，这就意味着变压器输入输出的两个端口分别具有高压小电流与低压大电流的特点。由于目前电力电子功率器件耐压条件限制，决定了电力电子变压器输出输出的电路结构特点分别是级联与并联。目前最常见的电力电子变压器电路结构采用基于级联型H桥的电路拓扑，它的特点是以三个级联H桥电路作为变压器输入，与配电网三相连接，中间变压器是一个多绕组高频变压器，原边绕组与副边绕组数量比是1:1，它们之间通过同一个铁芯获得共同的磁通。这种电路的缺点是需要的电力电子功率器件数量较多，不便于实现模块化，控制相对复杂。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种模块化的配电电力电子变压器。本专利技术通过以下技术方案得以实现。本专利技术提供的一种模块化的配电电力电子变压器；包括至少一组功率单元和一个三相逆变器，每组功率单元包含三个基本功率单元，分别对应三相交流电；所述基本功率单元串联接入三相线路，基本功率单元的直流输出端正负极分别与三相逆变器的正负极连接。所述基本功率单元包括m路AC/DC/AC电路、中间变压器、n单相整流电路，m路AC/DC/AC电路的输出作为中间变压器的输入，n单相整流电路连接中间变压器的二次绕组做为三相逆变器的输入。所述m路AC/DC/AC电路由m个H桥单相整流电路和m个H桥单相逆变电路分别连接后并联组成。所述中间变压器为的一二次绕组的数目分别为m和n，中间变压器的二次绕组数量对应单相整流电路。所述三相逆变器为四桥臂三相逆变器。所述每个H桥单相整流电路、H桥单相逆变电路、三相逆变电路均具有单独的驱动电路。本专利技术的有益效果在于：(1)本电路拓扑保持原有电路拓扑的基本功能，如电气隔离，变压，能量双向流动等；(2)模块化设计，控制简单，易于拓展，可实现冗余运行，提高可靠性，且便于维护；(3)电路拓扑简化，所需功率器件数量减少，驱动电路减少带来了系统可靠性的提高；(4)可根据实际应用条件优选m和n，设计灵活，可获得最优设计目标。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的基本功率单元m＝2,n＝1的电路图；图3是本专利技术的基本功率单元m＝3,n＝1的电路图；图4是本专利技术的基本功率单元m＝3,n＝2的电路图；图5是本专利技术的四桥臂三相逆变器电路图；图6是本专利技术的系统控制总图；图7是本专利技术的总控制电路板图。具体实施方式下面进一步描述本专利技术的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。一种模块化的配电电力电子变压器；包括至少一组功率单元和一个三相逆变器，每组功率单元包含三个基本功率单元，分别对应三相交流电；所述基本功率单元串联接入三相线路，基本功率单元的直流输出端正负极分别与三相逆变器的正负极连接。所述基本功率单元包括m路AC/DC/AC电路、中间变压器、n单相整流电路，m路AC/DC/AC电路的输出作为中间变压器的输入，n单相整流电路连接中间变压器的二次绕组做为三相逆变器的输入。所述m路AC/DC/AC电路由m个H桥单相整流电路和m个H桥单相逆变电路分别连接后并联组成。所述中间变压器为的一二次绕组的数目分别为m和n，中间变压器的二次绕组数量对应单相整流电路。所述三相逆变器为四桥臂三相逆变器。所述每个H桥单相整流电路、H桥单相逆变电路、三相逆变电路均具有单独的驱动电路。本专利技术的主回路包括六个以上(每相两个以上)的基本功率单元以及一个四桥臂三相逆变器。其中，每个功率单元包括：m个H桥单相整流电路，m个H桥单相逆变电路，这两种电路连接起来构成m路AC/DC/AC电路，其输出作为中间变压器的输入；一个一二次绕组数目分别是m和n的中间变压器；变压器n套二次绕组分别连接n个H桥单相整流电路，这些整流电路输出都并联起来作为四桥臂三相逆变器的输入。除主回路外，本拓扑还包括控制电路、驱动电路。其中，每个H桥电路或四桥臂三相逆变电路都对应一个驱动电路，用于驱动功率器件及检测、保护与报警；控制电路板则处于最上层，通过光纤、排线或者其它电路与每一块驱动电路相联系，进行信息交互。基本功率单元是多个电力电子电路和中间变压器的组合，做成一个功率模块，所有的硬件都放在同一个机箱中。基本功率单元中电力电子电路的重要参数m与n对变压器整体设计影响巨大。参数m对基本功率单元数有直接影响，m越大，则变压器整机的基本功率单元总数将越小；参数n则与变压器输出端AC/DC电路的功率器件数量减少程度有关，n越小，需要的功率器件数量越少，同时，功率器件单体容量越大。因此，m与n的取值对变压器整机设计影响甚大，需要综合考虑变压器的实际工作条件(如：供配电网络电压大小，电力电子变压器额定功率大小，整机体积大小等)来优化选择。附图2给出了几种可能的组合。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化结构的配电电力电子变压器，其特征在于：包括至少一组功率单元和一个三相逆变器，每组功率单元包含三个基本功率单元，分别对应三相交流电；所述基本功率单元串联接入三相线路，基本功率单元的直流输出端正负极分别与三相逆变器的正负极连接。

【技术特征摘要】
1.一种模块化结构的配电电力电子变压器，其特征在于：包括至少一组功率单元和一个三相逆变器，每组功率单元包含三个基本功率单元，分别对应三相交流电；所述基本功率单元串联接入三相线路，基本功率单元的直流输出端正负极分别与三相逆变器的正负极连接。2.如权利要求1所述的模块化的配电电力电子变压器，其特征在于：所述基本功率单元包括m路AC/DC/AC电路、中间变压器、n路单相整流电路，m路AC/DC/AC电路的输出作为中间变压器的输入，n路单相整流电路连接中间变压器的二次绕组做为三相逆变器的输入。3.如权利要求2所述的模块化...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶兴华，
申请(专利权)人：南宁学院，
类型：发明
国别省市：广西,45