[发明专利]一种新型的交流电力电子变压器拓扑结构

摘要

本发明提出了一种新型的交流电力电子变压器拓扑结构。根据不同的应用场合，本发明提出的交流电力电子变压器基本拓扑结构可分为两种，包括应用于高速动车组牵引传动系统的新型电力电子牵引变压器拓扑结构、应用于互联三相中/高压交流电网与低压直流电网的新型三相交流电力电子变压器拓扑结构。本发明所提出的基本拓扑结构能够实现对DC/DC变换单元中的任意故障变换器的自切除，无需采用直流旁路接触器。在基本拓扑结构的基础上，可以通过共用均压变换器和级联型隔离式DC/DC变换器的半桥桥臂、任意减少但至少保留一组DC/DC变换单元中的双向隔离式DC/DC变换器，从而减少中/高频变压器和低压开关器件的数量，进而降低交流电力电子变压器的体积、重量和成本。

主权项

一种新型的交流电力电子变压器拓扑结构，应用于高速动车组牵引传动系统，其特征在于，包括：n个AC/DC变换单元和n个DC/DC变换单元；其中n个AC/DC变换单元的交流输入侧aj、bj依次串联，第j个AC/DC变换单元与第j个DC/DC变换单元共用直流母线pj、qj，n个DC/DC变换单元的直流输出侧cj、dj依次并联；所述DC/DC变换单元包括：输入侧非隔离式均压变换器、级联型隔离式DC/DC变换器和输出侧非隔离式均压变换器；所述输入侧非隔离式均压变换器由k个半桥串联连接于直流母线pj、qj之间，其相邻半桥的桥臂中点间连接有由谐振电感Lpsj和谐振电容Cpsj串联而成的谐振支路；所述级联型隔离式DC/DC变换器的输入侧与对应的AC/DC变换单元的输出直流母线pj、qj相连，输出侧与直流母线cj、dj相连；所述级联型隔离式DC/DC变换器包括：k个双向隔离式DC/DC变换器，k个双向隔离式DC/DC变换器的输入侧串联连接，输出侧串联连接，k个双向隔离式DC/DC变换器的输入侧由输入直流支撑电容Cin1j、Cin2j、……、Cinkj自上而下依次串联，k个双向隔离式DC/DC变换器的输出侧由输出直流支撑电容Co1j、Co2j、……、Cokj自上而下依次串联；所述输出侧非隔离式均压变换器由k个半桥串联连接于直流母线cj、dj之间，其相邻半桥的桥臂中点间连接有由谐振电感Lqsj和谐振电容Cqsj串联而成的谐振支路；所述输入侧非隔离式均压变换器保证各输入直流支撑电容Cin1j、Cin2j、……、Cinkj在不同工况下的电压平衡；所述输出侧非隔离式均压变换器保证各输出直流支撑电容Co1j、Co2j、……、Cokj在不同工况下的电压平衡；其中s＝1,2,…,k‑1，j＝1,2,…,n；所述AC/DC变换单元采用高压开关器件，均采用H桥电路结构；所述DC/DC变换单元采用低压开关器件。