[发明专利]一种新型的交流电力电子变压器拓扑结构

权利要求书

1.一种新型的交流电力电子变压器拓扑结构，应用于高速动车组牵引传动系统，其特征在于，包括：n个AC/DC变换单元和n个DC/DC变换单元；其中n个AC/DC变换单元的交流输入侧a_j、b_j依次串联，第j个AC/DC变换单元与第j个DC/DC变换单元共用直流母线p_j、q_j，n个DC/DC变换单元的直流输出侧c_j、d_j依次并联；

所述DC/DC变换单元包括：输入侧非隔离式均压变换器、级联型隔离式DC/DC变换器和输出侧非隔离式均压变换器；

所述输入侧非隔离式均压变换器由k个半桥串联连接于直流母线p_j、q_j之间，其相邻半桥的桥臂中点间连接有由谐振电感L_psj和谐振电容C_psj串联而成的谐振支路；

所述级联型隔离式DC/DC变换器的输入侧与对应的AC/DC变换单元的输出直流母线p_j、q_j相连，输出侧与直流母线c_j、d_j相连；

所述级联型隔离式DC/DC变换器包括：k个双向隔离式DC/DC变换器，k个双向隔离式DC/DC变换器的输入侧串联连接，输出侧串联连接，k个双向隔离式DC/DC变换器的输入侧由输入直流支撑电容C_in1j、C_in2j、……、C_inkj自上而下依次串联，k个双向隔离式DC/DC变换器的输出侧由输出直流支撑电容C_o1j、C_o2j、……、C_okj自上而下依次串联；

所述输出侧非隔离式均压变换器由k个半桥串联连接于直流母线c_j、d_j之间，其相邻半桥的桥臂中点间连接有由谐振电感L_qsj和谐振电容C_qsj串联而成的谐振支路；

所述输入侧非隔离式均压变换器保证各输入直流支撑电容C_in1j、C_in2j、……、C_inkj在不同工况下的电压平衡；所述输出侧非隔离式均压变换器保证各输出直流支撑电容C_o1j、C_o2j、……、C_okj在不同工况下的电压平衡；其中s＝1,2,…,k-1，j＝1,2,…,n；

所述AC/DC变换单元采用高压开关器件，均采用H桥电路结构；所述DC/DC变换单元采用低压开关器件；

所述n个AC/DC变换单元采用相同的控制量，使得n个AC/DC变换单元的直流输出侧或n个DC/DC变换单元的直流输入侧p_j、q_j等效地依次串联，进而使n个DC/DC变换单元等效地输入串联、输出并联；通过控制，使得n个DC/DC变换单元的直流输入电压平衡，确保交流电力电子变压器在不同工况下的电压电流平衡；

在非故障运行工况中，所述DC/DC变换单元的输入侧非隔离式均压变换器和输出侧非隔离式均压变换器处于正常运行状态，维持DC/DC变换单元中各输入直流支撑电容C_in1j、C_in2j、……、C_inkj的电压平衡以及各输出直流支撑电容C_o1j、C_o2j、……、C_okj的电压平衡；

在非故障运行工况中，所述DC/DC变换单元的输入侧非隔离式均压变换器和输出侧非隔离式均压变换器处于停机运行状态，通过控制所述级联型隔离式DC/DC变换器实现DC/DC变换单元中各输入直流支撑电容C_in1j、C_in2j、……、C_inkj的电压平衡、以及各输出直流支撑电容C_o1j、C_o2j、……、C_okj的电压平衡；

当所述级联型隔离式DC/DC变换器的任意一个双向隔离式DC/DC变换器发生故障或将要发生故障时，启动所述输入侧非隔离式均压变换器和所述输出侧非隔离式均压变换器，再封锁发生故障的双向隔离式DC/DC变换器的驱动脉冲，从而实现对发生故障的双向隔离式DC/DC变换器的自动切除。