[发明专利]一种具有真双极性直流输出能力的电力电子变压器及应用控制

摘要

本发明涉及一种具有真双极性直流输出能力的电力电子变压器，通过控制全桥/三电平组合式变换器（4）开关管，实现正极、负极直流输出电压的均衡，以及单极故障情况下，非故障极直流输出的正常运行；通过控制全桥变换器（2）与全桥/三电平组合式变换器（4），调节隔离变压器（3）的原副边电压，实现输入、输出侧功率的双向传输调节；可实现变换器中开关器件的软开关，提升变换器运行效率；所设计变换器可与级联H桥变换器或模块化多电平变换器组合，构成中高压交流输入、真双极性直流输出的电力电子变压器；也可以通过模块的串并联，构成具有真双极性直流输出能力的直流变压器。

主权项

1.一种具有真双极性直流输出能力的电力电子变压器，其特征在于：包括输入侧滤波电路(1)、全桥变换器(2)、隔离变压器(3)、全桥/三电平组合式变换器(4)、输出侧滤波电路(5)；其中，输入侧滤波电路(1)包括直流电容C_in和直流电源V_in，直流电容C_in与直流电源V_in的正负端相并联；输入侧滤波电路(1)的输出端与全桥变换器(2)的输入端相连接；隔离变压器(3)包括传输电感L_s和中高频变压器T_r，传输电感L_s与中高频变压器T_r的原边绕组或副边绕组相串联；全桥变换器(2)的输出端对接隔离变压器(3)中原边绕组的两端；输出侧滤波电路(5)包括第一直流输出滤波电容C_o1和第二直流输出滤波电容C_o2，第一直流输出滤波电容C_o1的正极连接真双极性直流输出的正极，第二直流输出滤波电容C_o2的负极连接真双极性直流输出的负极，第一输出滤波电容C_o1与第二输出滤波电容C_o2串联，第一输出滤波电容C_o1与第二输出滤波电容C_o2之间串联线路上的任意位置对接真双极性直流输出的接地极；全桥/三电平组合式变换器(4)包括两个桥臂，第一桥臂由第一开关管Q₁与第二开关管Q₂串联组成，第一开关管Q₁与第二开关管Q₂之间串联线路上的任意位置对接隔离变压器(3)中副边绕组的其中一端；第二桥臂由第三开关管Q₃至第八开关管Q₈与中间电容C_dc组成，其中，第五开关管Q₅与第六开关管Q₆串联后与中间电容C_dc相并联，且第五开关管Q₅集电极与中间电容C_dc的正极相对接，以及第六开关管Q₆的发射极中间电容C_dc的负极相对接，第五开关管Q₅与第六开关管Q₆之间串联线路上的任意位置对接隔离变压器(3)中副边绕组的另一端；第七开关管Q₇与第八开关管Q₈串联后与中间电容C_dc相并联，且第七开关管Q₇集电极与中间电容C_dc的正极相对接，以及第八开关管Q₈的发射极中间电容C_dc的负极相对接，第七开关管Q₇与第八开关管Q₈之间串联线路上的任意位置对接第一直流输出滤波电容C_o1与第二直流输出滤波电容C_o2之间串联线路上的任意位置；第三开关管Q₃的发射极连接中间电容C_dc的正极，中间电容C_dc的负极连接第四开关管Q₄的集电极；第一开关管Q₁的集电极、第三开关管Q₃的集电极与第一输出滤波电容C_o1的正极相连接，第二开关管Q₂的发射极、第四开关管Q₄的发射极与第二输出滤波电容C_o2的负极相连接。