[发明专利]一种电力电子变压器

说明书

本发明提供一种电力电子变压器，用于三相交流端口与直流端口之间，其特征在于，包括：三个电压电阻变换器、与每一个电压电阻变换器串联连接的原边绕组、一个副边绕组和电压电流变换器，其中，每个原边绕组具有一个磁芯，每个副边绕组具有一个磁芯，每一电压电阻变换器及其串联连接的原边绕组形成了一相桥壁，所述变压器的交流侧采用星形连接方式，每一个电压电阻变换器的一输入端与一相交流输入端连接，另外一输入端与星形的中心点连接，每一电压电阻变换器的输出端与对应的原边绕组连接；所述副边绕组与所述电压电流变换器连接，电压电流变换器的输出端与所述直流端口连接。本发明的变压器能解决单相变换器功率脉冲问题，不再需要很大的储能电容。

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种用于交流三相端与直流端之间的电力电子变压器。

背景技术

随着可再生能源的广泛接入，对电力系统潮流的可控性提出了更高的要求，传统的变压器只能进行变压和隔离，不能进行潮流调节。因此近年来，电力电子变压器技术被广泛研究，并有可能在未来智能电网中发挥重要作用。

最早的电力电子变压器，如图1，将50Hz交流信号直接通过双向开关斩波获得高频信号，然后通过高频变压器隔离。这种方式实现最简单，但是功能很有限，不能进行调频。因此，主流的电力电子变压器拓扑如图2，采用3级结构，设置中间直流环节，可以完全解耦输入输出的交流控制。

此外，目前研究的电力电子变压器主要以配电变压器为主，原边通常为中压配电网，具有较高电压。由于目前的电力电子器件还无法承受这么高的电压，常用的做法是采用电路串联的方式。比如级联多电平变换器（CHB），模块化多电平变换器（MMC）等。下图中，图3是级联多电平形式的电力电子变压器，图4是在高压侧采用MMC的电力电子变压器。

在传统的方案中，当采用电路串联方式时，需要将三相电源分成三个单相电源来处理，每个单相电源采用多个电路串联来承受较高的电压。当单相电源的电压和电流均为正弦波时，变换器传输的功率是脉动的。为了平衡功率流，通常需要采用较大的储能电容，增加成本且降低功率密度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种电力电子变压器，该变压器能解决单相变换器功率脉冲问题，不再需要很大的储能电容。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种电力电子变压器，用于交流三相端与直流端之间，包括三个电压电阻变换器、与每一个所述电压电阻变换器串联连接的原边绕组、一个副边绕组和电压电流变换器，其中，每个原边绕组具有一个磁芯，所述副边绕组具有一个磁芯，所述变压器的交流侧采用星形连接方式，每一电压电阻变换器及其串联连接的原边绕组形成了一相桥壁，每一个所述电压电阻变换器的一输入端与一相交流输入端连接，另外一输入端与所述星形的中心点连接，每一所述电压电阻变换器的输出端与对应的原边绕组连接；

所述副边绕组与所述电压电流变换器连接，所述电压电流变换器的输出端与所述直流端口连接。

在一具体实施方式中，所述电压电阻变换器包括：第一电容、第一双向开关、第二双向开关、第三双向开关、第四双向开关，其中，每一所述双向开关包括第一端、第二端和控制端，所述第一电容并联连接在所述一相交流输入端与所述星形的中心点之间，所述第一双向开关的第一端与所述一相交流输入端连接，所述第一双向开关的第二端与所述第二双向开关的第一端连接，所述第二双向开关的第二端与所述星形的中心点连接，所述第三双向开关的第一端与所述一相交流输入端连接，所述第三双向开关的第二端与所述第四双向开关的第一端连接，所述第四双向开关的第二端与所述星形的中心点连接，所述第一双向开关的第二端与所述第二双向开关的第一端的连接点还与所述电压电阻变换器串联连接的原边绕组的一端连接，所述第三双向开关的第二端与所述第四双向开关的第一端的连接点还与所述电压电阻变换器串联连接的原边绕组的另外一端连接，所述第一双向开关、第二双向开关、第三双向开关、第四双向开关的控制端与对应的控制端连接。