全桥高频链单相电力电子变压器制造技术

一种整流变压技术领域的一种全桥高频链单相电力电子变压器，包括：输入滤波电路、交流斩波电路、高频变压器电路、输出滤波电路，其中：输入滤波电路的输入端和输出端分别与单相高压正弦电源和交流斩波电路相连接，交流斩波电路输出端连接高频变压器电路，高频变压器电路输出端连接输出滤波电路，输出滤波电路的输出端与负载相连。本装置可取代传统电力变压器。它通过高频变压器实现磁耦合，通过电力电子变换技术和高频变压器实现电力系统中的电压变换和能量传递，可实现对变压器原、副边电压幅值和相位的灵活控制。具有体积小、重量轻、空载损耗小、不需要绝缘油等优点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种整流变压
的装置，具体是一种全桥高频链单相 电力电子变压器。
技术介绍
电力变压器是电力系统的主要设备，传统的电力变压器具有制作工艺简单、可靠 性高等优点，在电网中得到广泛的应用。但是它也有一些显著的缺点如体积、重量、空载损 耗大；过载时易导致输出电压下降，从而导致故障扩大；带非线性负荷时，畸变电流通过变 压器耦合进入电网，造成对电网的污染；电源侧电压收到干扰时，又会传递到负载侧，导致 对敏感负荷的影响；使用绝缘油造成环境污染；需要配套的保护设备对其进行保护。经过对电力电子变压器技术的检索发现，中国专利申请号02139030. 4，公开日2003. 03. 12.，记载了一种“电力电子变压器”，采用了结构和控制原理复杂的矩阵变换器结 构，理论复杂，技术难度复杂。进一步检索发现，中国专利申请号200910025824. 3，公开日=2009. 11. 04.，记载了一种“多功能电力电子变压器”，同样采用了结构和控制原理复杂的变换器结构，理论复 杂，技术难度复杂，网侧功率因数难以控制。WANG JUN 等，在“智能电网技术” IEEE Trans, on Industry Electronics Magzine. 2009年6月，公开了一种电力电子变压器结构和控制原理，采用了可控整流器、高 频链变压器、高频整流器和逆变器结构，控制复杂，效率难以控制。
技术实现思路
本技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种全桥高频链单相电力电子变 压器，可取代传统电力变压器。它通过高频变压器实现磁耦合，通过电力电子变换技术和高 频变压器实现电力系统中的电压变换和能量传递，可实现对变压器原、副边电压幅值和相 位的灵活控制。具有体积小、重量轻、空载损耗小、不需要绝缘油等优点。本技术通过以下技术方案实现，本技术包括输入滤波电路、交流斩波电 路、高频变压器电路和输出滤波电路，其中输入滤波电路的输入端和输出端分别与单相高 压正弦电源和交流斩波电路相连接，交流斩波电路输出端连接高频变压器电路，高频变压 器电路输出端连接输出滤波电路，输出滤波电路的输出端与负载相连。所述的输入滤波电路包括一个电感和一个交流电容，其中第一电感的一端与 交流电源的一端相连，第一交流电容的一端与第一电感的另一端相连后与交流斩波电路相 连，第一交流电容的另一端与交流电源的另一端相连后与交流斩波电路相连。所述的交流斩波电路包括八个晶体管和八个功率二极管，其中第一晶体管的 集电极、第五晶体管的集电极、第一功率二极管的阴极与第五功率二极管的阴极相连，第一 晶体管的发射极、第一功率二极管的阳极、第二晶体管的发射极与第二功率二极管的阳极 相连，第五晶体管的发射极、第五功率二极管的阳极、第六晶体管的发射极与第六功率二极管的阳极相连，第二晶体管的集电极、第二功率二极管的阴极、第三晶体管的集电极、第三 功率二极管的阴极相连后与高频变压器电路中的高频变压器初级绕组的一端相连，第六晶 体管的集电极、第六功率二极管的阴极、第七晶体管的集电极、第七功率二极管的阴极相连 后与高频变压器电路中的高频变压器初级绕组的另一端相连，第三晶体管的发射极、第三 功率二极管的阳极、第四晶体管的发射极与第四功率二极管的阳极相连，第七晶体管的发 射极、第七功率二极管的阳极、第八晶体管的发射极与第八功率二极管的阳极相连，第四晶 体管的集电极、第四功率二极管的阴极、第八晶体管的集电极与第八功率二极管的阴极相 连，所述的第一至第四晶体管和第一至第四功率二极管构成第一桥臂，第五至第八晶体管 和第五至第八功率二极管构成第二桥臂。所述的晶体管均为SiC型绝缘栅双极型晶体管；所述的高频变压器电路为高频变压器，其初级绕组一端与交流斩波电路的第一桥 臂中点相连，初级绕组的另一端与交流斩波电路的第二桥臂中点相连，次级绕组的一端与 输出滤波电路的第九功率二极管的阳极相连，次级绕组的另一端与输出滤波电路的第十功 率二极管的阳极相连，次级绕组的中心抽头与输出滤波电路中的第一电解电容负极与第二 电解电容负极相连。所述的输出滤波电路包括四个电感、两个功率二极管、两个电解电容和两个交流 电容，其中第九功率二极管的阳极与高频变压器电路中高频变压器次级绕组的一端相连， 第十功率二极管的阳极与高频变压器电路中高频变压器次级绕组的另一端相连，第一高速 二极管的阴极与第二电感的一端相连，第二高速二极管的阴极与第三电感的一端相连，第 二电感的另一端、第一电解电容的阳极与第四电感的一端相连，第三电感的另一端、第二电 解电容的阳极与第五电感的一端相连，第一电解电容的阴极、第二电解电容的阴极、第二交 流电容的一端和第三交流电容的一端相连，第四电感的另一端与第二交流电容的另一端相 连，第五电感的另一端与第三交流电容的另一端相连。本技术中的输入滤波电路负责滤除高频电流，获得正弦电流波形；交流斩波 电路负责将单相正弦电压斩波成为正弦半波包络的脉冲电压；高频变压器电路负责将正弦 半波包络的脉冲电压降压为低幅值、低纹波的正弦半波包络直流电压；输出滤波电路输出 正弦半波电压。根据高频交流斩波、高频变压器工作原理以及采用高压大功率晶体管来提 高电力电子变压器的电压等级，设计制作了支持高压大功率的新型电力电子变压器，因而 具有设计构思新颖、通用性强等特征，同时具有结构简单、体积小、重量轻、成本低、实现容 易等优点，尤其适用于电力系统中的输配电变压器场合。附图说明图1为本技术结构示意图。具体实施方式下面对本技术的实施例作详细说明，本实施例在以本技术技术方案为前 提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本技术的保护范围不限 于下述的实施例。如图1所示，本实施例包括输入滤波电路1、交流斩波电路2、高频变压器电路3、输出滤波电路4，其中输入滤波电路1与单相高压正弦电源连接，后接交流斩波电路2，交 流斩波电路2输出端连接高频变压器电路3，高频变压器电路3输出端连接输出滤波电路 4，输出滤波电路4后接负载。所述的输入滤波电路1包括第一电感Ll和第一交流电容Cl，其中第一电感Ll的 一端与交流电源的一端相连，第一交流电容Cl的一端与第一电感Ll的另一端相连后与交 流斩波电路2的第一晶体管Sl的集电极相连，第一交流电容Cl的另一端与交流电源的另 一端相连后与交流斩波电路2的第四晶体管S4的集电极相连。所述的交流斩波电路2包括第一晶体管管Sl 第八晶体管管S8、第一功率二极 管Dl 第八功率二极管D8，其中第一晶体管Sl的集电极、第五晶体管S5的集电极、第一 功率二极管Dl的阴极与第五功率二极管D5的阴极相连，第一晶体管Sl的发射极、第一功 率二极管Dl的阳极、第二晶体管S2的发射极与第二功率二极管D2的阳极相连，第五晶体 管S5的发射极、第五功率二极管D5的阳极、第六晶体管S6的发射极与第六功率二极管D2 的阳极相连。第二晶体管S2的集电极、第二功率二极管D2的阴极、第三晶体管S3的集电 极、第三功率二极管D3的阴极相连后与高频变压器电路3中的高频变压器Tl初级绕组的 一端相连，第六晶体管S6的集电极、第六功率二极管D2的阴极、第七晶体管S7的集电极、 第七功率二极管D7的阴极相连后与高频变压器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全桥高频链单相电力电子变压器，包括：输入滤波电路、交流斩波电路、高频变压器电路和输出滤波电路，其特征在于：输入滤波电路的输入端和输出端分别与单相高压正弦电源和交流斩波电路相连接，交流斩波电路输出端连接高频变压器电路，高频变压器电路输出端连接输出滤波电路，输出滤波电路的输出端与负载相连。

【技术特征摘要】
一种全桥高频链单相电力电子变压器，包括输入滤波电路、交流斩波电路、高频变压器电路和输出滤波电路，其特征在于输入滤波电路的输入端和输出端分别与单相高压正弦电源和交流斩波电路相连接，交流斩波电路输出端连接高频变压器电路，高频变压器电路输出端连接输出滤波电路，输出滤波电路的输出端与负载相连。2.根据权利要求1所述的全桥高频链单相电力电子变压器，其特征是，所述的输入滤 波电路包括一个电感和一个交流电容，其中第一电感的一端与交流电源的一端相连，第 一交流电容的一端与第一电感的另一端相连后与交流斩波电路相连，第一交流电容的另一 端与交流电源的另一端相连后与交流斩波电路相连。3.根据权利要求1所述的全桥高频链单相电力电子变压器，其特征是，所述的交流斩 波电路包括八个晶体管和八个功率二极管，其中第一晶体管的集电极、第五晶体管的集 电极、第一功率二极管的阴极与第五功率二极管的阴极相连，第一晶体管的发射极、第一功 率二极管的阳极、第二晶体管的发射极与第二功率二极管的阳极相连，第五晶体管的发射 极、第五功率二极管的阳极、第六晶体管的发射极与第六功率二极管的阳极相连，第二晶体 管的集电极、第二功率二极管的阴极、第三晶体管的集电极、第三功率二极管的阴极相连后 与高频变压器电路中的高频变压器初级绕组的一端相连，第六晶体管的集电极、第六功率 二极管的阴极、第七晶体管的集电极、第七功率二极管的阴极相连后与高频变压器电路中 的高频变压器初级绕组的另一端相连，第三晶体管的发射极、第三功率二极管的阳极、第四 晶体管的发射极与第四功率二极管的阳极相连，第七晶体管的发射极、第七功率二极管的 阳极、第八晶体管的发射极与第...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨喜军，钟莉娟，田书欣，张永鑫，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]