[发明专利]一种模块化多电平混合式配电变压器

说明书

本发明公开一种模块化多电平混合式配电变压器，包括由多个功率单元子模块构成的模块化多电平变流器及变压器本体。变流器包含模块化多电平并联变流器和模块化多电平串联变流器，两者都由多个功率单元子模块构成，模块化多电平并联变流器接入电流补偿绕组，通过磁势平衡原理调控电网电流；模块化多电平串联变流器接入电压补偿绕组调节负载电压；所述变压器本体包括主变压器、副变压器及滤波电感。其中，主变压器每相包括一个主边绕组，一个副边绕组和一个电流补偿绕组，副变压器每相包括一个串联绕组和一个电压补偿绕组。采用模块化多电平混合式配电变压器能降低器件的开关频率，减小高次谐波，可以在更大功率场合的应用。

技术领域

本发明涉及一种模块化多电平混合式配电变压器，属于变压器技术领域。

背景技术

传统配电变压器运行可靠，具备电压等级变换，电能传输等基本功能。而智能电网的发展对配电变压器的可控性提出了很高的要求。于是ABB科研机构的Sandeep bala、Jyoti Sastry等学者提出了混合式配电变压器的设计思想。其显著特点是，将模块化多电平变流器接入配电变压器中，通过变流器变换部分功率实现配电变压器的高可控性，因而非常适合作为下一代配电网用智能变压器。

在目前的大部分配电场景中，负荷容量往往很大，虽然混合式配电变压器中的变流器仅仅承担总功率的一部分。但由于负荷容量大，此时，仍需要变流器具备很大的容量。从而使现有的混合式配电变压器在大容量场合的应用受到了限制。

现有的发明中通过多绕组变压器方案实现了一种适用于大容量场合的混合式配电变压器，但绕组较多，变流器单元较多。变流器实质上采用并联方案，存在环流。于是提出将模块化多电平技术与混合式配电变压器相结合的方式。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种模块化多电平混合式配电变压器。将模块化多电平变流器接入配电变压器中，通过较高的直流母线电压实现了混合式配电变压器的大容量。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种模块化多电平混合式配电变压器，该模块化多电平混合式配电变压器主要由两部分组成，分别为变压器本体及模块化多电平变流器。上述变压器由主变压器模块和串联变压器模块构成；上述模块化多电平变流器为由多个功率单元子模块级联构成的模块化多电平并联变流器与模块化多电平串联变流器构成，每个桥臂均由多个采用IGBT半桥与直流电容构成的子模块串联构成。模块化多电平变流器的模块化多电平并联变流器与变压器本体的电流补偿绕组相连，模块化多电平变流器的模块化多电平串联变流器与变压器本体的电压补偿绕组相连。

模块化多电平模块化多电平变流器主要分为两个部分，模块化多电平并联变流器与模块化多电平串联变流器，模块化多电平并联变流器与模块化多电平串联变流器共用一个高压直流母线电容，该直流母线电容由两个电容串联而成，中点引出。

模块化多电平变流器借助载波相移等多电平调制技术进行信号调制以减小补偿电流中的高次谐波含量，同时，由于级联的结构可以满足大容量高电压的设备需求。