[发明专利]功率单元和固态变压器

说明书

本申请提供了一种功率单元和固态变压器，通过第一辅助电源电路和第二辅助电源电路为功率单元的控制模块供电，提高了功率单元的运行可靠性。功率单元可以包括第一辅助电源电路和第一功率电路，第一功率电路包括交流/交流功率主电路和第一控制模块。其中，交流/交流功率主电路与电网供电系统耦合，通过电网供电系统为交流/交流功率主电路供电。第一辅助电源电路的输入端与交流/交流功率主电路的母线耦合，第一辅助电源电路的输出端与第一控制模块耦合，第一辅助电源电路将交流/交流功率主电路的母线的电压调整为第一控制模块所需的直流电压并输出给第一控制模块。

技术领域

本申请涉及电力电子技术领域，并且更具体地，涉及一种功率单元和固态变压器。

背景技术

固态变压器(solid state transformer，SST)又称电力电子变压器(electronicpower transformer，EPT)，是一种将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的高频电能变换技 术相结合，实现将一种电力特征的电能转变为另一种电力特征的电能(如实现电压的转换 和能量的传递)的静止电气设备。与常规电力变压器相比，固态变压器SST体积小，能够 维持输出电压的稳定，且能够改善输入侧的功率因数和电流谐波指标。

固态变压器SST应用于电力系统后，能够改善电力系统的电能质量，提高电力系统的 稳定性，且能够实现灵活的输电方式以及电力市场下对功率潮流的实时控制。因此，固态 变压器SST成为了电力系统的主要研究对象之一。

由于固态变压器SST中功率单元包括用于实现功率单元中功率器件的控制和驱动等 功能的控制模块，所以，如何为控制模块供电成为亟需解决的问题。

发明内容

本申请实施例提供了一种功率单元和固态变压器，能够为功率单元中的控制模块供电， 提高了控制模块的运行可靠性。

第一方面，本申请实施例提供了一种功率单元，可以包括第一辅助电源电路和第一功 率电路，第一功率电路包括交流(alternating current，AC)/交流AC功率主电路(简称为 AC/AC功率主电路)和与AC/AC功率主电路耦合的第一控制模块。

可选地，第一辅助电源电路的输入端与AC/AC功率主电路的母线耦合，第一辅助电源电路的输出端与第一控制模块耦合；AC/AC功率主电路包括输入端和输出端，AC/AC 功率主电路的输入端与电网供电系统(可以是配电系统或者输电系统)耦合。

在上述耦合关系的基础上，AC/AC功率主电路可以被配置为：将来自电网供电系统的第一电压(可以用V₁表示)调整为第二电压(可以用V₂表示)并通过AC/AC功率主 电路的输出端输出(可以输出至功率单元中的变压器(即第一变压器))。

进一步地，第一控制模块可以被配置为：检测AC/AC功率主电路的状态和/或AC/AC功率主电路的信息，并根据AC/AC功率主电路的状态和/或信息驱动AC/AC功率主电路 (可以驱动AC/AC功率主电路中的开关管)。

更进一步地，第一辅助电源电路可以被配置为：将AC/AC功率主电路的母线的电压(可以用V_bus表示)调整成第三电压(可以用V₃表示)并输出给第一控制模块(即第一 辅助电源电路为第一控制模块供电)。其中，第三电压V₃可以用于指示第一控制模块所 需的直流电压。

需要说明的是，上述AC/AC功率主电路的状态可以是AC/AC功率主电路中开关管(如 三极管或者绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT))的状态(包括 导通和截止)。AC/AC功率主电路的信息可以包括AC/AC功率主电路的输入电压、输入 电流、输出电压和/或输出电流。