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基于IGCT的并联多重化与级联的背靠背换流器制造技术

技术编号:23404045 阅读:65 留言:0更新日期:2020-02-22 15:59
本发明专利技术公开了一种基于IGCT的并联多重化与级联的背靠背换流器,包括:第一变压器、多个第一全桥模块、多个第二全桥模块及第二变压器;第一变压器包括电性耦接的一次侧绕组及多个二次侧绕组;第一变压器的二次侧绕组对应地电性连接于第一全桥模块;第一全桥模块对应地电性连接于第二全桥模块;第二变压器,包括电性耦接的一次侧绕组及二次侧绕组,多个第二全桥模块电性连接于第二变压器的一次侧绕组。

IGCT based parallel multiple and cascade back-to-back converter

【技术实现步骤摘要】
基于IGCT的并联多重化与级联的背靠背换流器
本专利技术涉及一种换流器,具体地说,尤其涉及一种基于IGCT的并联多重化与级联的背靠背换流器。
技术介绍
我国现行的牵引网单边供电模式和现有的牵引变电所接线方式及其换相连接,决定了牵引网上必然存在电分相环节。采用地面自动过分相装置而出现故障时,列车会硬闯分相环节容易造成短路故障;而车上自动过分相装置故障时会影响机车运行。电分相环节对高速重载列车有极大的制约作用。电气化铁路的牵引负荷为单相交流负荷,使牵引供电系统三相严重不平衡,并且存在无功电流。为了降低三相不平衡的影响,牵引变压器采用换相连接,导致各供电区段电压不同,必须用分相绝缘器分隔。分相绝缘器限制了机车平滑连续地受流,成了供电的薄弱环节,制约了高速、重载铁路的发展。变电所采用同相供电技术,通过实时检测系统的综合补偿电流,控制有源滤波器,平衡三相,滤除无功电流,牵引变压器原边不再轮换。变电所单相供电,不用设置分相绝缘器。同相供电技术从根本上解决了电分相问题,更有利于高速机车速度的提高,更能满足高速或重载牵引的发展要求;在补偿装置的作用下,能够解决系统的三相不平衡问题,同时补偿无功和谐波。对于贯通式同相牵引供电系统,其中的关键装备即是背靠背换流器。目前所有的背靠背换流器均基于IGBT开关实现。而相较于IGBT,IGCT具有以下几个显著的优势:1.通态压降更小,可以使得开关器件在运行过程中的通态损耗显著下降;2.浪涌电流能力更强,由于IGCT的器件结构,其可承受的浪涌电流能力比IGBT更强;3.可靠性更高,由于IGCT采用的是整晶圆结构,其器件鲁棒性比IGBT显著的要高;4.成本更低,IGCT的工艺制造已经实现国产化,每只IGCT器件的售价比IGBT要显著的更低。因此,基于以上列举的优点,开发并采用基于IGCT的并联多重化与级联的背靠背换流器相比较于基于IGBT的并联多重化与级联的背靠背换流器,已成为一项急需解决的问题。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术提供一种基于IGCT的并联多重化与级联的背靠背换流器,其中,包括:第一变压器,包括电性耦接的一次侧绕组及多个二次侧绕组;多个第一全桥模块,所述第一变压器的二次侧绕组对应地电性连接于所述第一全桥模块;多个第二全桥模块,所述第一全桥模块对应地电性连接于所述第二全桥模块;第二变压器,包括电性耦接的一次侧绕组及二次侧绕组,多个所述第二全桥模块电性连接于所述第二变压器的一次侧绕组。上述的背靠背换流器,其中,所述第一全桥模块为第一IGCT全桥模块,所述第二全桥模块为第二IGCT全桥模块。上述的背靠背换流器,其中,包括多个第一缓冲吸收电路及多个第二缓冲吸收电路,所述第一IGCT全桥模块对应地连接于所述第一缓冲吸收电路,所述第一缓冲吸收电路对应地电性连接于所述第二缓冲吸收电路,所述第二缓冲吸收电路对应地电性连接于所述第二IGCT全桥模块。上述的背靠背换流器,其中,每一所述第一IGCT全桥模块包括第一IGCT元件、第二IGCT元件、第三IGCT元件及第四IGCT元件,所述第一IGCT元件的阴极与所述第二IGCT元件的阳极相连,所述第三IGCT元件的阴极与所述第四IGCT元件的阳极相连,每一所述第一IGCT全桥模块还包括四个第一二极管,四个所述第一二极管分别反向并联于四个IGCT元件的两端;每一所述第二IGCT全桥模块包括第五IGCT元件、第六IGCT元件、第七IGCT元件及第八IGCT元件,所述第五IGCT元件的阴极与所述第六IGCT元件的阳极相连,所述第七IGCT元件的阴极与所述第八IGCT元件的阳极相连,每一所述第一IGCT全桥模块还包括四个第二二极管,四个所述第二二极管分别反向并联于四个IGCT元件的两端。上述的背靠背换流器,其中,每一所述第一缓冲吸收电路包括:第一电抗、第一电阻、第三二极管及第一电容,所述第一电阻与所述第三二极管串联连接后,与所述第一电抗并联,所述第三二极管的正极电性连接于所述第一IGCT元件的阳极,所述第三二极管的负极电性连接于所述第一电容的一端,所述第一电容的另一端电性连接于所述第二IGCT元件的阴极;每一所述第二缓冲吸收电路包括:第二电抗、第二电阻、第四二极管及第二电容,所述第二电阻与所述第四二极管串联连接后,与所述第二电抗并联,所述第四二极管的正极电性连接于所述第五IGCT元件的阳极,所述第四二极管的负极电性连接于所述第二电容的一端,所述第二电容的另一端电性连接于所述第六IGCT元件的阴极。上述的背靠背换流器,其中,还包括多个第一直流电容单元及多个第二直流电容单元,所述第一直流电容单元的正极电性连接于所述第一缓冲吸收电路的所述第一电抗和所述第一电阻的公共端,所述第一直流电容单元的负极电性连接于所述第二IGCT元件及所述第四IGCT元件的阴极;所述第二直流电容单元的正极电性连接于所述第二缓冲吸收电路的所述第二电抗和所述第二电阻的公共端,所述第二直流电容单元的负极电性连接于所述第六IGCT元件及所述第八IGCT元件的阴极。上述的背靠背换流器,其中,还包括多个电压采集电路,所述电压采集电路的一端电性连接于所述第一直流电容单元及所述第二直流电容单元的正极,所述电压采集电路的另一端电性连接于所述第一直流电容单元及所述第二直流电容单元的负极。上述的背靠背换流器,其中,还包括多个滤波电抗及多个第一隔离开关单元,一所述第一变压器的二次侧绕组依次通过一所述滤波电抗及一所述第一隔离开关单元电性连接于一所述第一全桥模块。上述的背靠背换流器,其中,还包括多个第二隔离开关单元,一所述第一全桥模块通过一所述第二隔离开关单元电性连接于所述第二变压器的一次侧绕组。上述的背靠背换流器,其中,每一所述电压采集电路包括分压电阻及电压传感器,所述电阻与所述电压传感器串联连接,通过所述电压传感器的输出端进行电压采样。本专利技术针对于现有技术其功效在于:本专利技术的电路结构适于单相AC-DC-AC的高压大容量功率变换,整流侧通过多分裂整流变压器交错并联获得优良的电流谐波特性,逆变侧链式级联得到接近正弦波的多电平SPWM波形,省去大量输出滤波电抗器,获得优良的电压谐波特性和电压暂态调节特性。同时,基于本专利技术的背靠背换流器还具有以下优点:1.更低的损耗也即更高的运行效率;2.更大的浪涌电流能力;3.更高的换流器可靠性;4.更低的换流器成本造价。本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术背靠背换流器的电本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于IGCT的并联多重化与级联的背靠背换流器,其特征在于,包括:/n第一变压器,包括电性耦接的一次侧绕组及多个二次侧绕组;/n多个第一全桥模块,所述第一变压器的二次侧绕组对应地电性连接于所述第一全桥模块;/n多个第二全桥模块,所述第一全桥模块对应地电性连接于所述第二全桥模块;/n第二变压器,包括电性耦接的一次侧绕组及二次侧绕组,多个所述第二全桥模块电性连接于所述第二变压器的一次侧绕组。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于IGCT的并联多重化与级联的背靠背换流器,其特征在于,包括:
第一变压器,包括电性耦接的一次侧绕组及多个二次侧绕组;
多个第一全桥模块,所述第一变压器的二次侧绕组对应地电性连接于所述第一全桥模块;
多个第二全桥模块,所述第一全桥模块对应地电性连接于所述第二全桥模块;
第二变压器,包括电性耦接的一次侧绕组及二次侧绕组,多个所述第二全桥模块电性连接于所述第二变压器的一次侧绕组。


2.如权利要求1所述的背靠背换流器,其特征在于,所述第一全桥模块为第一IGCT全桥模块,所述第二全桥模块为第二IGCT全桥模块。


3.如权利要求2所述的背靠背换流器,其特征在于,包括多个第一缓冲吸收电路及多个第二缓冲吸收电路,所述第一IGCT全桥模块对应地连接于所述第一缓冲吸收电路,所述第一缓冲吸收电路对应地电性连接于所述第二缓冲吸收电路,所述第二缓冲吸收电路对应地电性连接于所述第二IGCT全桥模块。


4.如权利要求3所述的背靠背换流器,其特征在于,每一所述第一IGCT全桥模块包括第一IGCT元件、第二IGCT元件、第三IGCT元件及第四IGCT元件,所述第一IGCT元件的阴极与所述第二IGCT元件的阳极相连,所述第三IGCT元件的阴极与所述第四IGCT元件的阳极相连,每一所述第一IGCT全桥模块还包括四个第一二极管,四个所述第一二极管分别反向并联于四个IGCT元件的两端;每一所述第二IGCT全桥模块包括第五IGCT元件、第六IGCT元件、第七IGCT元件及第八IGCT元件,所述第五IGCT元件的阴极与所述第六IGCT元件的阳极相连,所述第七IGCT元件的阴极与所述第八IGCT元件的阳极相连,每一所述第一IGCT全桥模块还包括四个第二二极管,四个所述第二二极管分别反向并联于四个IGCT元件的两端。


5.如权利要求4所述的背靠背换流器,其特征在于,每一所述第一缓冲吸收电路包括:第一电抗、第一电阻、第三二极管及第一电容,所述第一电阻与所述第三二极管串联连接后,与所述第一电抗并联,所述第三...

【专利技术属性】
技术研发人员:赵彪曾嵘许超群余占清陈政宇
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京;11

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