[发明专利]一种模块化多电平结构的固态变压器

权利要求书

1.一种模块化多电平结构的固态变压器，其特征在于，基于模块化多电平结构,包括：

一输入级：为一个三相模块化多电平变流器，所述三相模块化多电平变流器的每一相分成上半桥臂和下半桥臂，上半桥臂和下半桥臂均由n个子模块以及一个桥臂电感级联而成，每一相桥臂的中间点通过一个电感与110KV配电网相连；

一隔离级：隔离级由k个子单元级联而成，每个子单元依次包括一个单相MMC逆变器、一个高频变压器和一个单相MMC整流器，隔离级通过高、低压直流母线分别与输入级、输出级相连；所述单相MMC逆变器和单相MMC整流器均有两个桥臂，每个桥臂均由子模块级联而成，在桥臂的中间串联两个相等的电感，单相MMC逆变器两桥臂的中点与对应高频变压器原边的两根引线相连，单相MMC整流器两桥臂中点与高频变压器副边两根引线相连;

一输出级：为一个三相模块化多电平变流器，所述三相模块化多电平变流器的每一相分成上半桥臂和下半桥臂，上半桥臂和下半桥臂均由m个子模块以及一个桥臂电感级联而成，每一相桥臂的中间点通过一个电感与10KV配电网相连。

2.根据权利要求1所述的一种模块化多电平结构的固态变压器，其特征在于，所述的子模块，由两个带有反并联二极管的全控型器件串联之后再与电容并联组成；全控型器件为IGBT或MOSFET或IGCT，器件材料为Si或SiC或GaN材料。

3.根据权利要求1所述的一种模块化多电平结构的固态变压器，其特征在于，所述的输入级中，子模块中的全控型器件能够是IGBT或MOSFET或IGCT；器件采用Si或SiC或GaN材料；通过控制子模块中的开关器件来控制电容的接入或旁路，正常工作时，每个时刻每一相都有n个电容串联接入电路，而这n个电容电压的和即为高压直流母线电压。

4.根据权利要求1所述的一种模块化多电平结构的固态变压器，其特征在于，所述的隔离级中的开关器件均为带有反并联二极管的全控型开关器件，且为高频开关器件；所述的子单元，包含单相MMC逆变器、高频变压器、单相MMC整流器，三者依次连接，k个子单元级联在直流母线上；每个单相MMC逆变器含有两个桥臂，每个桥臂由2x个子模块级联而成，在桥臂的中间串联两个相等的电感，单相MMC逆变器两桥臂的中点与对应高频变压器原边的两根引线相连；每个单相MMC整流器同样含有两个桥臂，每个桥臂有2y个子模块级联而成，在桥臂的中间同样串联两个相等的电感，单相MMC整流器两桥臂的中点与高频变压器副边两根引线相连；每个高频变压器的变比相同，连接相应的单相MMC逆变器和单相MMC整流器。

5.根据权利要求1所述的一种模块化多电平结构的固态变压器，其特征在于，所述的输出级为三相模块化多电平变流器，其通过低压直流母线与隔离级相连，该三相模块化多电平变流器的每一相分成上半桥臂和下半桥臂，上半桥臂和下半桥臂均由m个子模块以及一个桥臂电感级联而成，每一相桥臂的中间点通过一个电感与10KV配电网相连；输出级中的开关器件均为带有反并联二极管的全控型开关器件。