[实用新型]一种三端口直流电力电子变压器结构

说明书

本实用新型公开了一种三端口直流电力电子变压器结构，包括滤波电感、多个高频隔离DC‑DC变换器、多个H桥逆变单元和一个低压非隔离DC‑DC变换器，多个高频隔离DC‑DC变换器低压直流输入侧并联形成其中一个低压直流端口，接入其中一路低压直流母线，每个高频隔离DC‑DC变换器的高压直流输出侧与对应的H桥逆变单元的直流输入侧相连，多个H桥逆变单元的交流输出侧串联形成高压直流端口，接入高压直流母线，高压直流母线的负极与H桥逆变单元的交流输出侧间连接滤波电感；低压非隔离DC‑DC变换器输出侧与高频隔离DC‑DC变换器的低压直流输入侧并联，输入侧接入另一路低压直流母线，形成另一个低压直流端口。

技术领域

本实用新型属于电力电子变压器技术领域，特别涉及一种三端口直流电力电子变压器结构。

背景技术

随着分布式电源的快速发展及直流负荷的迅猛增加，传统的交流电网结构无法适应未来电网的发展需求，基于常规直流和柔性直流的多端直流输电系统和直流母线技术是解决这一问题的关键。直流配网在输送容量、可控性及提高供电质量、减小线路损耗、隔离交直流故障以及可再生能源灵活、便捷接入等方面具有比交流配网技术更好的性能。然而，在直流输配电中，无法像传统电力变压器的交流磁耦合方式一样实现不同直流电压等级电网之间的电压变换和功率流动。电力电子变压器作为一种新型的电能转换与传输装置，具有体积小、效率高等优点，可实现不同电压等级直流母线之间的电压变换、电气隔离和功率传输，是直流输配电的关键设备。

目前绝大多数直流变压器为两端口架构，主要实现从中高压等级直流到单一低压直流等级母线的电能传输和变换，而随着配电网络的日益复杂和不同电压等级的直流负载的增加，这种两端口的直流变压器络已逐渐不能满足配电系统及用户侧需求。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种三端口直流电力电子变压器结构，可以作为三种不同电压等级直流输配电网的接口系统。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种三端口直流电力电子变压器，其特征在于：包括滤波电感、多个高频隔离DC-DC变换器、多个H桥逆变单元和一个低压非隔离DC-DC变换器，多个高频隔离DC-DC变换器低压直流输入侧并联形成其中一个低压直流端口，接入其中一路低压直流母线，每个高频隔离DC-DC变换器的高压直流输出侧与对应的H桥逆变单元的直流输入侧相连，多个H桥逆变单元的交流输出侧串联形成高压直流端口，接入高压直流母线，用于适应高压侧直流母线的高电压等级，高压直流母线的负极与H桥逆变单元的交流输出侧间连接滤波电感；低压非隔离DC-DC变换器输出侧与高频隔离DC-DC变换器的低压直流输入侧并联，输入侧接入另一路低压直流母线，形成另一个低压直流端口。

所述高频隔离DC-DC变换器包括依次连接的低压DC/AC逆变桥、高频隔离变压器、高压AC/DC整流桥及高频谐振电感，所述低压DC/AC逆变桥的直流输入侧并联，逆变侧与高频隔离变压器一端相连，高压AC/DC整流桥的交流输入侧与高频隔离变压器一端相连，直流输出侧与H桥逆变单元的直流输入侧相连。

所述低压DC/AC逆变桥和高压AC/DC整流桥均包括四个含反并联二极管的全控型开关，四个含反并联二极管的全控型开关连接成全桥结构。

所述H桥逆变单元包括四个含反并联二极管的全控型开关，四个含反并联二极管的全控型开关连接成全桥结构。

所述低压非隔离DC-DC变换器由两个降压斩波电路串联组合而成，降压斩波电路输出侧与隔离型DC-DC变换器的输入侧并联，输入侧与另一路低压直流母线相连。

本实用新型的有益效果是:

1)可以作为三种不同电压等级直流输配电网的接口系统，实现至少两种高压至低压或一种高压到低压直流环节的电压匹配，可实现至少一种低压端口和高压端口功率的双向流动和电气隔离。