一种由高电压大功率的开关变压器式电力电子模块（简称开关变压器模块）构成的高压交流电（网）控制装置，属于电力电子技术领域，可以从根本上改变当前交流电网的不可控情况，使高压交流电网的电压调节、电流调节及功率调节能方便地实现，从而使其成为可控交流电网，其开关变压器模块的特征在于包括：一台三相变压器和六只电力电子器件构成的开关变压器模块：变压器原边绕组的一端接交流电源，另一端接输出，变压器付边绕组的两端接电力电子器件；当由开关变压器模块构成高压交流电（网）控制装置时，再配以主控单元、触发单元及相应的电压、电流传感器。该由开关变压器模块构成高压交流电（网）控制装置也可用于其它高压交流大功率控制。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种可用于任意高电压、任意大电流调节的由开关变压器模块构成的高压交流电(网)控制装置，它属于电力电子
，可用于许多需要大功率调节的场合，特别是适于高压交流电力网的调节，使之由交流不可控电网变为交流可控电网。
技术介绍
我们知道，晶闸管串并联技术的可靠性是制约其功率升级和广泛应用的关键问题。假如这个障碍不存在、电力电子装置的容量可以做到任意大，则交流电网不可控的问题可以解决而成为交流可控电网，各条线路之间几乎互不影响，一条线路的短路故障就不会波及整个电网，类似北美电网的大事故就不会发生，电网的控制和管理将发生一个质的突变，线路输送能力可以大幅度提高。因此研制新型的大功率电力电力器件对电网的控制和管理是至关重要的。 但是，研制新型大功率电力电子器件关系材料、电子等多学科的技术发展，其道路非常艰难。要求的电压越高、电流越大其研制就越困难。近些年出现的绝缘栅极晶体管IGBT、集成门极换流晶闸管IGCT等新型电力电子器件虽然解决了某些技术问题，但是在耐压和容量方面与高速发展的大型电力设施的调控需求相比，还远远无法满足需要。由此我们另辟新路，专利技术了开关变压器模块来解决这一难题。
技术实现思路
及有益效果 本专利技术要解决的技术问题是提供一种高可靠性的高电压大电流开关变压器模块构成的高压交流电(网)控制装置。 开关变压器模块独辟溪径，它把变压器技术和晶闸管技术相结合，构成了一个可以承受任意高电压、任意大电流的电力电子开关组件。开关变压器模块是对晶闸管串联技术的改进(摒弃)同时又具有可以直接并用的优点，因而它极大地提高了由开关变压器模块构成的电力电子装置的容量和可靠性，使该类电力电子装置可以更广泛地应用在各种工业领域。 本专利技术提供一种由开关变压器模块构成的高压交流电(网)控制装置，其开关变压器模块的特征在于包括一台三相变压器(TK)和数只电力电子器件(例如SCR);变压器原边(初级)绕组的一端接交流电源(Ui)，另一端接输出(Uo)，变压器付边(次级)绕组的两端接正反并联的电力电子器件(例如SCR)，这是该模块的基本构成(为了图面清楚，图中用单线图画出)。保护电路RC和压敏电阻YM是用于对电力电子器件(例如SCR)提供保护(为了图面清楚，在本专利文件的有些附图中将该保护电路略去)。变压器的原边绕组按被控的交流电压要求绕制，变压器付边绕组按单只电力电子器件的耐压要求绕制，由于变压器原边绕组的电压可以任意高，因此被控电压可以做到任意高；这样一只器件就可以替代许多只器件的串联，解决了元器件串联的低可靠性问题。当所需调节电流较大时，可以采取增加付边绕组(多副绕组)和电力电子器件数量(并用)的方法来解决；也可以采取模块并用的方法来解决。由于变压器自身漏抗的均流作用，使该模块并用技术的均流效果非常好，解决了其它方式并联均流的可靠性问题，因此调节电流可以做到任意大，这样模块的 调节功率就可以任意大。当电力电子器件采用半控器件(例如SCR)时，可以得到高电压大 电流半控模块，其控制方法可以是相位控制。当电力电子器件采用全控器件(例如VM0S、 IGBT等)时，可以得到高电压大电流全控模块，其控制方法可以是脉宽调制控制(P丽)。由 于串并联问题都得到了解决，可以说找到了一种"完美"的大功率电力电子"器件"。 当由开关变压器模块构成交流电(网)控制装置时，只要为其增加主控单元、触发 单元、传感器单元即可构成开环或闭环的交流电(网)控制装置。 主控单元可由计算机系统构成，例如可编程序控制器(PLC)、工控机、单片机等； 触发单元则根据所用电力电子器件选择；传感器单元一般为电压互感器和电流互感器，它 为计算机系统提供电压信号和电流信号，从而构成以电压或电流为控制量的闭环控制系 统。 在各条线路上装设由开关变压器模块构成的交流电(网)控制装置，则各条线路 可控进而整个电网可控，整个电网的稳定控制和自动化是非常方便的。于是大面积停电不 会发生、次同步谐振不会发生、线路输送容量可以大幅度提高、输电设备可以免受开关过电 压的伤害而寿命大大提高、1000KV交流输电将大面积应用、……。附图说明 结合附图可清楚地了解本专利技术的特点及其对当前电力系统的意义。图1是由开关变压器模块构成的交流电(网)控制装置应用的基本电路； 图2是适用于大功率控制的多副绕组开关变压器模块(电力电子器件并用)的交流电(网)控制装置的基本电路； 图3是适用于超大功率控制的多副绕组开关变压器模块并用的交流电(网)控制 装置的基本电路。具体实施例方式下面结合附图详细描述本专利技术的具体实施方式。 图1是由开关变压器模块构成的交流电(网)控制装置的基本电路；其中TK为 变压器，它具有一个初级绕组和一个次级绕组。初级绕组按被调节的交流电压Ui的要求绕 制，其一端接待调节的交流电源(Ui)，另一端接输出(Uo);次级绕组按单只电力电子器件 的耐压要求绕制，次级绕组的两端接电力电子器件晶闸管SCR;由于变压器原边绕组的耐 压可以设计到任意高，因此被调节电压可以达到任意高；这样一只器件就可以替代许多只 器件的串联，解决了元器件串联的低可靠性问题。 我们知道，变压器具有变压的功能又具有它的开路特性(付边开路时原边承受全 电压且电流很小)和短路特性(付边短路时原边电压很小且电流大小取决于串联负载)； 晶闸管也具有开路特性和短路特性，如果把变压器和晶闸管结合起来，利用二者性能上的 结合(使变压器只工作在开路和短路状态)就可以达到一个耐高压的电力电子开关器件的 作用，具体电路原理如下 变压器的原边与负载串联接电源，正反并联的单向晶闸管与变压器的付边低压绕 组接成闭合电路，这样晶闸管被隔离在低压侧，因而不用串联，可靠性大大提高。4 当晶闸管不导通时，变压器次级呈开路状态，初级电流很小(小于空载电流)，电 源电压的大部分加在变压器初级绕组上(Ul " Ui)，负载电压很小；当晶闸管导通时，变压 器次级呈短路状态(U2 = 0)，初级电压(Ul " 0)很小(短路电压)，电源电压的大部分加 在负载上。在这里由于晶闸管的控制，变压器实现对负载端电压的开关作用，因此我们称之 为开关变压器。 当晶闸管的导通角由小到大连续变化时，负载端电压亦由小到大连续变化，即实 现了电网调压。图中Kl是旁路开关，TK是开关变压器，PTl和PT2是入端和出端电压互感 器，CT是电流互感器，SCR是晶闸管，CON是包括主控单元和触发单元的控制装置。控制装 置采集电压信号和电流信号并与设定值相比较，根据主控单元内的智能系统要求给晶闸管 发出触发信号，以实现三相功率平衡、电压电流调节等功能。 当被控对象功率较大(如6000KW以上)，现有的晶闸管的允许电流受限时，可采用 图2所示的多副绕组开关变压器模块方式，实现晶闸管并用以解决电流受限问题。 当被控对象功率更大(如12000KW以上)，因开关变压器结构问题不可能无限大 时，可采用图3所示的多副绕组开关变压器模块并用以解决开关变压器结构受限问题。 开关变压器模块构成的交流电(网)大功率控制装置具有如下特点 1、排除了晶闸管串联技术的低可靠性，使元件的选择非常方便且易于维修。 2、解决了晶闸管并联均流问题，当负载功率大于6000KW时，可以采用多副绕组开 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高电压大功率的开关变压器式电力电子模块（简称开关变压器模块）构成的高压交流电（网）控制装置，可用于任何高压交流电（网）的电压调节、电流调节及功率调节，其特征在于包括：由一台三相变压器和数只单向电力电子器件构成的开关变压器模块：变压器原边绕组的一端接交流电源，另一端接输出；变压器付边绕组的两端接正反并联的电力电子器件；由计算机系统构成的主控单元、触发单元及相应的电压、电流传感器。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：潘政刚，潘家忠，孙向瑞，
申请(专利权)人：哈尔滨帕特尔科技有限公司，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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