基于单相变压器级联的三相变N相交流直接式交交变换器制造技术

本发明专利技术公开了基于单相变压器级联的三相交流变N相交流直接式交交变换器，包括三个单相变压器换流单元及N个LC滤波器。单相变压器换流单元中的级联直接式AC/AC斩波器包括一个或多个直接式AC/AC斩波器。本发明专利技术能够将三相交流输入电压变换为N相交流输出电压，并且输出电压的频率、幅值、相位均独立可控。各个级联直接式AC/AC变换器的输入侧通过变压器磁路进行耦合，能够实现电流谐波消除，避免将其引入变压器一次侧，对输入电流造成谐波污染。此外，本发明专利技术可实现能量的双向流动，能够将三相系统和N相系统构成互联。和N相系统构成互联。和N相系统构成互联。

【技术实现步骤摘要】
基于单相变压器级联的三相变N相交流直接式交交变换器


[0001]本专利技术属于电能变换
，具体涉及基于单相变压器级联的三相变N相交流直接式交交变换器。

技术介绍

[0002]多相输电能够明显地降低导线表面的电位梯度，是提高输送功率密度的重要方法，多相输电的研究与工业试运行在美国及其他一些国家进行了二十多年并取得了很有吸引力的结果。多相输电线路与三相输电线路相比具有许多潜在的优势，它具有较低的相间电压、轻巧的杆塔结构、较窄的架线走廊及大的输送能力易于与三相现有系统协调兼容运行，对高压断路器触头断流容量的要求较低等进一步的研究与试验显示，多相输电线路运行的可闻噪声、无线电噪声、地面电磁场等环境指标均优于三相线路。
[0003]四相输电系统具有最小可能的偶数相，四相架空输电线路对称性好，线路及杆塔结构简单，在多相输电线路中具有独特的优势。四相线路与同参数的三相线路比较，可以提高输送容量33.3％，由于线路走廊宽度反而减小，单位走廊宽度输送容量可以提高41.0～88.7％，经济及环境效益十分显著。四相线路可以采用两相邻相运行，能提高输电系统运行的可靠性与暂态稳定性。四相输电的最大特点是，虽然输电方式新颖，但是所采用的技术却与现有的三相输电系统基本一致，从技术上看并不存在较大的困难。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供基于单相变压器级联的三相变N相交流直接式交交变换器，能够将三相交流输入电压变换为N相交流输出电压，并且输出电压的频率、幅值、相位均独立可控。
[0005]本专利技术所采用的技术方案是，基于单相变压器级联的三相变N相交流直接式交交变换器，包括三个单相变压器换流单元和N个LC滤波器，每个单相变压器换流单元输入端均连接交流输入电压U相、V相、W相中的一相，每个单相变压器换流单元输出端包括N个正极输出端口V
Z1
…
V
ZN
和N个负极输出端口V
F1
…
V
FN
，连接U相的单相变压器换流单元的N个正极输出端口均分别连接一个LC滤波器的电感端，N个LC滤波器的电容端相互连接，U相对应的单相变压器换流单元的每个负极输出端口均对应连接一个V相对应的单相变压器换流单元的正极输出端口，每个V相对应的单相变压器换流单元的负极输出端口均对应连接一个W相对应的单相变压器换流单元的正极输出端口，每个W相对应的单相变压器换流单元的每个负极输出端口均连接LC滤波器的电容端，N个LC滤波器中电容与电感连接的节点处形成N相交流输出电压端口。
[0006]本专利技术的特点还在于：
[0007]每个单相变压器换流单元包括一个单相变压器和N个级联直接式AC/AC斩波器，每个单相变压器的初级绕组正极连接交流输入电压U相、V相、W相中的一相，每个单相变压器中次级绕组均等连接在N个级联直接式AC/AC斩波器输入端，三个单相变压器换流单元的初
级绕组星接或角接，每个级联直接式AC/AC斩波器输出正极即为所在的单相变压器换流单元的一个正极输出端口，每个级联直接式AC/AC斩波器输出负极即为所在的单相变压器换流单元的一个负极输出端口。
[0008]每个级联直接式AC/AC斩波器包括多个直接式AC/AC斩波器，每个直接式AC/AC斩波器输入端正负极均连接一个次级绕组输出端正负极，多个直接式AC/AC斩波器通过输出负极连接相邻直接式AC/AC斩波器输出正极的方式连接，首端直接式AC/AC斩波器输出正极作为级联直接式AC/AC斩波器正极输出端口，末端直接式AC/AC斩波器输出负极作为级联直接式AC/AC斩波器负极输出端口。
[0009]每个级联直接式AC/AC斩波器为直接式AC/AC斩波器，每个直接式AC/AC斩波器输入端正负极连接次级绕组输出端正负极，每个直接式AC/AC斩波器输出端正极即为级联直接式AC/AC斩波器正极输出端口，每个直接式AC/AC斩波器输出端负极即为级联直接式AC/AC斩波器负极输出端口。
[0010]本专利技术益效果是：
[0011](1)本专利技术可实现将三相交流变换为N相交流，并且输出电压的频率、幅值、相位均独立可控。
[0012](2)本专利技术可实现功率的双向流动，将三相系统和N相系统构成互联。
[0013](3)本专利技术中各个级联直接式AC/AC变换器的输入侧通过变压器磁路进行耦合，能够实现电流谐波消除，避免将其引入变压器一次侧，对输入电流造成谐波污染。
[0014](4)本专利技术中不含直流电容，拥有更低的成本和体积，也不存在电容均压或电容启动问题，降低了控制系统的复杂程度。
附图说明
[0015]图1是本专利技术基于单相变压器级联的三相交流变N相交流直接式交交变换器拓扑结构图；
[0016]图2是本专利技术中单相变压器换流单元的内部结构图；
[0017]图3是本专利技术中级联直接式AC/AC斩波器的内部结构；
[0018]图4是本专利技术中N＝3时基于单相变压器级联的三相交流变N相交流直接式交交变换器拓扑结构图；
[0019]图5是本专利技术基于单相变压器级联的三相交流变N相交流直接式交交变换器工作于降频模式输入输出电压波形图；
[0020]图6是本专利技术基于单相变压器级联的三相交流变N相交流直接式交交变换器工作于升频模式输入输出电压波形图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0022]本专利技术基于单相变压器级联的三相变N相交流直接式交交变换器，如图1所示，包括三个单相变压器换流单元和N个LC滤波器，每个单相变压器换流单元输入端均连接交流输入电压U相、V相、W相中的一相，每个单相变压器换流单元输出端包括N个正极输出端口V
Z1
…
V
ZN
和N个负极输出端口V
F1
…
V
FN
，连接U相的单相变压器换流单元的每个正极输出端口
均连接一个LC滤波器的电感端，N个LC滤波器的电容端相互连接，U相对应的单相变压器换流单元的每个负极输出端口均连接一个V相对应的单相变压器换流单元的正极输出端口(即U相中负极输出端口V
F1
到V
FN
依次连接V相中正极输出端口V
Z1
到V
ZN
)，每个V相对应的单相变压器换流单元的负极输出端口连接一个W相对应的单相变压器换流单元的正极输出端口(即V相中负极输出端口V
F1
到V
FN
依次连接W相中正极输出端口V
Z1
到V
ZN
)，每个W相对应的单相变压器换流单元的负极输出端口连接LC滤波器的电容端，N个LC滤波器中电容与电感连接的节点处形成N相交流输出电压端口。
[0023]如图2所示，每个单相变压器换流单元包括一个单相变压器和N个级联直接式AC/AC斩波器，单相变压器包括闭合铁芯柱，闭合铁芯柱上连接一个初级绕组和N个次级本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于单相变压器级联的三相变N相交流直接式交交变换器，其特征在于，包括三个单相变压器换流单元和N个LC滤波器，每个所述单相变压器换流单元输入端均连接交流输入电压U相、V相、W相中的一相，每个所述单相变压器换流单元输出端包括N个正极输出端口V
Z1
…
V
ZN
和N个负极输出端口V
F1
…
V
FN
，连接U相的单相变压器换流单元的N个正极输出端口均分别连接一个LC滤波器的电感端，N个LC滤波器的电容端相互连接，U相对应的单相变压器换流单元的每个负极输出端口均对应连接一个V相对应的单相变压器换流单元的正极输出端口，每个V相对应的单相变压器换流单元的负极输出端口均对应连接一个W相对应的单相变压器换流单元的正极输出端口，每个W相对应的单相变压器换流单元的每个负极输出端口均连接LC滤波器的电容端，N个LC滤波器中电容与电感连接的节点处形成N相交流输出电压端口。2.根据权利要求1所述基于单相变压器级联的三相变N相交流直接式交交变换器，其特征在于，每个所述单相变压器换流单元包括一个单相变压器和N个级联直接式AC/AC斩波器，每个所述单相变压器的初级绕组正极连接交流输入电压U相、V相、W相中的一相，每个所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘闯，蔡国伟，朱炳达，邵鑫铭，郭东波，裴忠晨，姜宇，孙赫阳，杨冬锋，刘士利，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：