[发明专利]两级变换型交流-直流电力电子变压器

说明书

一种两级变换型交流‑直流电力电子变压器，包含三台滤波电感L_ga、L_gb和L_gc，三台级联型变流器CC_A、和CC_B和CC_C，三个低频阻隔电容器C_LFB1、C_LFB2和C_LFB3，三台高频隔离变压器T_HF1、T_HF2和T_HF3，以及三台高频整流器REC₁、REC₂和REC₃。所述的两级变换型交流‑直流电力电子变压器包括低频交流到高频交流的直接AC/AC变换器和高频交流到直流的AC/DC变换器两级变换。级联型变流器CC_A、和CC_B和CC_C的实现电能由低频交流到高频交流的直接AC/AC变换，高频整流器REC₁、REC₂和REC₃实现电能的高频AC/DC变换。相比电力电子变压器的已有拓扑，本发明的电能转换级数少，开关器件数量少，运行效率高。

技术领域

本发明涉及一种电力电子变压器，特别涉及一种两级型高压交流输入-直流输出的电力电子变压器。

背景技术

电力电子变压器作为现代智能电网中的新型电气设备，一般通过电力电子变流器+高频隔离变压器的方式实现电气隔离、电压变换、功率传输等多种功能。由于采用数百Hz到数十kHz高频变压器实现电气隔离，因此电力电子变压器比传统的工频变压器所需的铁芯材料更少。另外，由于电力电子变压器和可以提供直流接口，具备光伏等可再生能源直接接入能力，同时可以补偿交流电网无功和谐波，隔离原副边故障等多种功能，在智能电网、能源互联网、轨道交通机车牵引等领域具有广泛的应用前景。

但是，对于10kV或更高电压等级的应用而言，目前的技术方案下，电力电子变压器从输入到输出通常需要多级电力电子变换器对电能进行AC/DC、DC/AC或者AC/AC的变换。多级电能变换器的存在严重影响了电力电子变压器系统效率的提高，也使得系统结构复杂，电力电子器件数量众多，造价高且可靠性差。例如，对于连接高压交流电网、低压直流输出的电力电子变压器来说，现有的电路拓扑通常要经过多级的电力电子变换器：发明专利CN02139030、CN200910025824、CN200910238441、CN201310016540、CN201410135384等均是经过了AC(工频)/DC、DC/AC(高频)和AC(高频)/DC三级电能变换器，并采用高频变压器实现不同端口之间的电气隔离；另外，发明专利CN201510078708中电力电子变压器采用的工频变压器，且两个交流端口之间通过VSC存在电气连接，不能实现交流端口之间的电气隔离。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有电力电子变压器电路拓扑从输入到输出经过的电能变换级数多、效率低，以及半导体开关器件数量多，可靠性差等缺点，提出一种两级变换型交流-直流电力电子变压器及其控制方法。本发明只用两级电力电子变换器级便可实现交流-直流变换，且可高频隔离。

本发明两级变换型交流-直流电力电子变压器包含三台滤波电感L_ga、L_gb和L_gc，三台级联型变流器CC_A、CC_B和CC_C，三个低频阻隔电容器C_LFB1、C_LFB2和C_LFB3，三台高频隔离变压器T_HF1、T_HF2和T_HF3，以及三台高频整流器REC₁、REC₂和REC₃。所述的两级变换型交流-直流电力电子变压器的交流端口包括A、B、C三个连接端子，直流端口包括P和N两个连接端子，功率可以在交流端口A、B、C与直流端口P、N之间双向流动。