[发明专利]一种基于串联数字化稳压器的中高压电力电子变压器

说明书

本发明公开了一种基于串联数字化稳压器的中高压电力电子变压器，属于电力电子变压器技术领域。其系统结构包括电网侧L滤波器一端与电网相连，另一端接入CHB交流侧，CHB相级联后与由直流侧电压不同的H桥结构串联构成的数字化稳压器交流侧一端相连，最后三相的数字化稳压器交流侧剩余端连接到一点，CHB高压直流侧和数字化稳压器的直流侧分别与DAB的高压直流侧相接，各模组DAB低压直流侧相并联，与输出级DC/AC直流侧相接。本发明通过增加数字化稳压器来减少高压模组数量和开关频率，减少系统成本和提升系统效率，而且还可以增加调制的电平数量，来减少电流中的纹波，可大大降低滤波电感的感值，减少滤波成本，提升系统性能。

技术领域

本发明涉及中高压电力电子变压器技术领域，尤其涉及一种基于串联数字化稳压器的中高压电力电子变压器。

背景技术

在电力系统中，电能从发电厂发出，经由变压器变换后进入输电线路，输电线路中的电能由变压器变换后进入配电线路，配电线路中的电能再由变压器变换后分配给用户，可见，变压器在其中起着不可替代的作用，是其中非常重要的一环。而传统的变压器存在体积大、损耗大、磁芯饱和和易对环境造成污染等缺陷，已经越来越满足不了人们的需求。

因此，电力电子变压器应运而生，其不仅可以实现高压直流输电、静止无功补偿、有源电力滤波等功能，而且使电力系统输电方式更加灵活多变，同时对电网电能质量也有一定改善。其工作过程可大致描述为：电力电子变压器分为三级结构：输入级、隔离级、输出级。输入级AC/DC部分，将电网三相交流电变为高压直流电，进入隔离级，隔离级DC/DC部分实现电压等级变换和电气隔离功能，将高压直流电转变为低压直流电，低压直流电输入到输出级，输出级DC/AC部分将低压直流电变为220V交流电，供给用户使用。

由于电力电子变压器需要进行高等级的电压变换，对其中各部分器件的要求较高，尤其是输入级AC/DC部分，所以采用多模块级联的方式进行分压来减轻所承受的电压，但现有的电力电子变压器输入级AC/DC部分由于模块数较多，会产生控制难易程度较高、成本高、体积大等问题。而且输入级AC/DC部分对电压进行调制过程中产生的电平数量较少，会产生高频纹波，增加系统损耗，不利于电气设备的正常运行，虽然增加模块数量可以增加电平数量，但会带来成本问题。

发明内容

本发明针对上述缺陷及需求，提供了一种基于串联数字化稳压器的中高压电力电子变压器，该电力电子变压器通过加入一个数字化稳压器，来替代输入级AC/DC中的部分H桥结构，来减少模组的数目，减少系统的成本，同时提高调制过程中的电平数目，减少电流中的高频纹波，提高系统效率。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种基于串联数字化稳压器的中高压电力电子变压器，包括电网侧的L滤波器、高压侧输入级AC/DC变换器CHB、数字化稳压器、中间隔离级DC/DC变换器DAB、输出级DC/AC变换器，电网侧的L滤波器一端与电网相连，另一端接入单模组CHB交流侧其中一端，该单模组CHB交流侧另一端与其他CHB模组相级联，最后一个CHB模组交流侧剩余一端与数字化稳压器交流侧一端相连，最后三相的数字化稳压器交流侧剩余端连接到一点，CHB高压直流侧和数字化稳压器的直流侧分别与DAB的高压直流侧相接，各模组DAB低压直流侧相并联，与输出级DC/AC直流侧相接，三相相同。

进一步地，高压侧输入级AC/DC变换器CHB由H桥模块构成，H桥分为左右两个桥臂，每个桥臂有两个串联的IGBT模块，每个IGBT模块包括一个IGBT和一个反并联二极管；L滤波器每相由一个电感构成，电感一端与电网相连，另一端接入CHB的H桥左桥臂中点，右桥臂中点与后一个模组CHB左桥臂中点相级联。

进一步地，中间隔离级DC/DC变换器DAB包括两个H桥结构和一个中频变压器，两个H桥分别位于中频变压器原边和副边，用于DC/AC变换器和AC/DC变换器，DAB高压直流侧与CHB直流侧相接，经过中频变压器后，DAB低压直流侧输出相并联，形成低压直流母线，连接到输出级DC/AC直流侧部分。