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一种可灵活分配输出端口输出容量的电力 电子 变压器

阅读：762发布：2020-05-15

专利汇可以提供一种可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器，每相由X个单相电力电子变压器模块连接构成；每相的X个单相电力电子变压器模块的输入端并联；每个单相电力电子变压器模块的输入端连接单刀单掷开关；每个单相电力电子变压器模块的输出端都连接单刀多掷开关，单刀多掷开关的另一侧分别接到不同电压等级的直流母线上。可根据接入的负载的大小灵活分配电力电子变压器对应输出端口的输出容量，通过调整电力电子变压器模块投退数量实现电力电子变压器容量的随需动态调整，通过调整纹波电容的投退数量实现纹波信号抑制效果的最大化，针对结构相同的功率模块、电力电子变压器模块等通用模块实现了模块化的互换及共享，实用性较好。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器，其特征在于，所述电力电子变压器的每相由X个单相电力电子变压器模块连接构成，X为正整数；每相的X个单相电力电子变压器模块的输入端为并联结构；每个单相电力电子变压器模块的输入端都连接有一单刀单掷开关；每个单相电力电子变压器模块的输出端都连接有一单刀多掷开关，所述单刀多掷开关的另一侧分别接到不同电压等级的直流母线上，所述直流母线可以直连输出端口输出一定电压、一定容量的直流电源，或者经逆变器后连接到输出端口输出一定电压、一定容量的交流电源；逆变器的每相输出端并联有多个滤波电容，所述滤波电容受对应的单刀单掷开关控制；其中，
每个单相电力电子变压器模块由Y个结构相同的功率模块连接构成，Y为正整数；
Y个功率模块的输入端为串联结构；每个功率模块的输入端、输出端都连接有一单刀单掷开关；
每个功率模块由AC/DC整流单元和高频DC/DC直流变换单元组成，所述AC/DC整流单元的输出端和所述高频DC/DC直流变换单元的输入端连接，所述高频DC/DC直流变换单元的输出端并联有多个滤波电容。
2.根据权利要求1所述的可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器，其特征在于，所述功率模块的原边为所述AC/DC整流单元和所述高频DC/DC直流变换单元的原边电路构成的电路，所述功率模块的副边为所述高频DC/DC直流变换单元的副边电路。
3.根据权利要求2所述的可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器，其特征在于，多个所述AC/DC整流单元的输入端以串联形式接入交流电网，所述AC/DC整流单元的输出端与所述高频DC/DC直流变换单元的输入端连接，所述高频DC/DC直流变换单元的输出端以并联连接进行输出。
4.根据权利要求3所述的可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器，其特征在于，所述AC/DC整流单元包括由四个带反并联二极管的IGBT构成的可控全桥整流电路和储能电容。
5.根据权利要求4所述的可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器，其特征在于，所述AC/DC整流单元通过一滤波电容连接所述高频DC/DC直流变换单元。
6.根据权利要求3所述的可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器，其特征在于，所述高频DC/DC直流变换单元包括由四个带反并联二极管的IGBT构成的高频全桥逆变电路、谐振电容、高频变压器和由四个带反并联二极管的IGBT构成的低频全桥逆变电路，所述高频全桥逆变电路的输入端与所述AC/DC整流单元的输出端相连接，所述高频全桥逆变电路的输出端串联所述谐振电容后与所述高频变压器的原边相连接，所述高频变压器的副边与所述低频全桥逆变电路的输入端相连接，所述低频全桥逆变电路的输出端并联所述多个滤波电容后，与单刀单掷开关连接。
7.根据权利要求1所述的可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器，其特征在于，每个功率模块的输入端连接的单刀单掷开关用作旁路开关，用于根据旁路需求将当前功率模块进行旁路。
8.根据权利要求1所述的可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器，其特征在于，逆变器的每相输出端及高频DC/DC直流变换单元的输出端上并联的每个滤波电容的大小不同或相同。

说明书全文

一种可灵活分配输出端口输出容量的电力 电子 变压器

技术领域

[0001] 本实用新型实施例涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器。

背景技术

[0002] 电力电子变压器除了具有传统变压器的电压等级变换和电气隔离功能之外，还具有整流、逆变、潮流双向控制、电能质量控制、通讯与信息交换等多种功能。它在智能电网、能源互联网及未来交直流互联电网中发挥不可替代的重要作用，也是其实现电能变换和处理的核心装置。

[0003] 然而，现有的电力电子变压器为适应各种应用场景、负载的容量和供电电压的多变性以及新负载的不确定性，通常是按最大需量来确定其输出端口输出容量的，导致电力电子变压器容量过大、多余的容量又无法在各输出端口上灵活分配。这使得内部的昂贵的、体积大的、散热设计复杂的元件，如IGBT、IGCT、MOSFET、电容器等，还有如MMC功率模块等通用模块，将出现大量闲置的情况，变压器运行的经济性不高，也不利于降低制造成本。实用新型内容

[0004] 本实用新型提供一种可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器，以解决现有技术的不足。

[0005] 为实现上述目的，本实用新型提供以下的技术方案：

[0006] 一种可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器，所述电力电子变压器的每相由X个单相电力电子变压器模块连接构成，X为正整数；每相的X个单相电力电子变压器模块的输入端为并联结构；每个单相电力电子变压器模块的输入端都连接有一单刀单掷开关；每个单相电力电子变压器模块的输出端都连接有一单刀多掷开关，所述单刀多掷开关的另一侧分别接到不同电压等级的直流母线上，所述直流母线可以直连输出端口输出一定电压、一定容量的直流电源，或者经逆变器后连接到输出端口输出一定电压、一定容量的交流电源；逆变器的每相输出端并联有多个滤波电容，所述滤波电容受对应的单刀单掷开关控制；其中，

[0007] 每个单相电力电子变压器模块由Y个结构相同的功率模块连接构成，Y为正整数；

[0008] Y个功率模块的输入端为串联结构；每个功率模块的输入端、输出端都连接有一单刀单掷开关；

[0009] 每个功率模块由AC/DC整流单元和高频DC/DC直流变换单元组成，所述AC/DC整流单元的输出端和所述高频DC/DC直流变换单元的输入端连接，所述高频DC/DC直流变换单元的输出端并联有多个滤波电容，所述滤波电容受对应的单刀单掷开关控制。

[0010] 进一步地，所述可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器中，所述功率模块的原边为所述AC/DC整流单元和所述高频DC/DC直流变换单元的原边电路构成的电路，所述功率模块的副边为所述高频DC/DC直流变换单元的副边电路。

[0011] 进一步地，所述可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器中，多个所述AC/DC整流单元的输入端以串联形式接入交流电网，所述AC/DC整流单元的输出端与所述高频DC/DC直流变换单元的输入端连接，所述高频DC/DC直流变换单元的输出端以并联连接进行输出。

[0012] 进一步地，所述可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器中，所述AC/DC整流单元包括由四个带反并联二极管的IGBT构成的可控全桥整流电路和储能电容。

[0013] 进一步地，所述可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器中，所述AC/DC整流单元通过一滤波电容连接所述高频DC/DC直流变换单元。

[0014] 进一步地，所述可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器中，所述高频DC/DC直流变换单元包括由四个带反并联二极管的IGBT构成的高频全桥逆变电路、谐振电容、高频变压器和由四个带反并联二极管的IGBT构成的低频全桥逆变电路，所述高频全桥逆变电路的输入端与所述AC/DC整流单元的输出端相连接，所述高频全桥逆变电路的输出端串联所述谐振电容后与所述高频变压器的原边相连接，所述高频变压器的副边与所述低频全桥逆变电路的输入端相连接，所述低频全桥逆变电路的输出端并联所述多个滤波电容后，与单刀单掷开关连接。

[0015] 进一步地，所述可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器中，每个功率模块的输入端连接的单刀单掷开关用作旁路开关，用于根据旁路需求将当前功率模块进行旁路。

[0016] 进一步地，所述可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器中，逆变器的每相输出端及高频DC/DC直流变换单元的输出端上并联的每个滤波电容的大小不同或相同。

[0017] 本实用新型提供的技术方案，可根据接入的负载的大小灵活分配电力电子变压器对应输出端口的输出容量，通过调整电力电子变压器模块投退数量实现电力电子变压器容量的随需动态调整，通过调整纹波电容的投退数量实现纹波信号抑制效果的最大化，针对结构相同的功率模块、电力电子变压器模块等通用模块实现了模块化的互换及共享，实用性较好。附图说明

[0018] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

[0019] 图1是本实用新型实施例提供的可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器的结构示意图；

[0020] 图2是本实用新型实施例提供的每个单相电力电子变压器模块的结构示意图。

[0021] 图3是本实用新型实施例提供的逆变器的结构示意图。

[0022] 附图标记：

[0023] 单刀单掷开关10，单刀多掷开关20；

[0024] AC/DC整流单元100，高频DC/DC直流变换单元200，单刀单掷开关300，单刀单掷开关400，单刀单掷开关500。

具体实施方式

[0025] 为使得本实用新型的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而非全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0026] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

[0027] 此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本实用新型的限制。

[0028] 下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

[0029] 实施例一

[0030] 图1是本实用新型实施例一提供的一种可灵活分配输出端口输出容量的电力电子变压器的结构示意图。如图1所示，所述电力电子变压器的每相由X个单相电力电子变压器模块连接构成，X为正整数；每相的X个单相电力电子变压器模块的输入端为并联结构；每个单相电力电子变压器模块的输入端都连接有一单刀单掷开关10；每个单相电力电子变压器模块的输出端都连接有一单刀多掷开关20，所述单刀多掷开关20的另一侧分别接到不同电压等级的直流母线上(直流母线可以为n条)，所述直流母线可以直连输出端口输出一定电压、一定容量的直流电源，或者经逆变器后连接到输出端口输出一定电压、一定容量的交流电源(逆变器可以为n个，对应有n条交流输出)；逆变器的每相输出端并联有多个滤波电容，所述滤波电容受对应的单刀单掷开关控制，具体结构可参考附图3；其中，

[0031] 每个单相电力电子变压器模块由Y个结构相同的功率模块连接构成，Y为正整数，具体结构可参考附图2。

[0032] 图2中，Y个功率模块的输入端为串联结构；每个功率模块的输入端连接有一单刀单掷开关500、每个功率模块的输出端连接有一单刀单掷开关300；

[0033] 需要说明的是，每个功率模块的输入端连接的单刀单掷开关500用作旁路开关，用于根据旁路需求将当前功率模块进行旁路。

[0034] 在本实施例中，每个功率模块由AC/DC整流单元100和高频DC/DC直流变换单元200组成，所述AC/DC整流单元100的输出端和所述高频DC/DC直流变换单元200的输入端连接，所述高频DC/DC直流变换单元200的输出端并联有多个滤波电容，所述滤波电容受对应的单刀单掷开关400控制。

[0035] 需要说明的是，所述逆变器的每相输出端及高频DC/DC直流变换单元200输出端上并联的每个滤波电容的大小不同或相同；此外，所述AC/DC整流单元100或高频DC/DC直流变换单元200或整个功率模块或整个单相电力电子变压器模块都可以实现模块化替换。

[0036] 在本实施例中，所述功率模块的原边为所述AC/DC整流单元100和所述高频DC/DC直流变换单元200的原边电路构成的电路，所述功率模块的副边为所述高频DC/DC直流变换单元200的副边电路。

[0037] 具体的，所述多个AC/DC整流单元100的输入端以串联形式接入交流电网，所述AC/DC整流单元的输出端与所述高频DC/DC直流变换单元200的输入端连接，所述高频DC/DC直流变换单元的输出端以并联连接进行输出。

[0038] 进一步具体的，所述AC/DC整流单元包括由四个带反并联二极管的IGBT(也可以是IGCT)构成的可控全桥整流电路和储能电容。

[0039] 优选的，所述AC/DC整流单元通过一滤波电容连接所述高频DC/DC直流变换单元200。

[0040] 具体的，所述高频DC/DC直流变换单元包括由四个带反并联二极管的IGBT(也可以是IGCT)构成的高频全桥逆变电路、谐振电容、高频变压器和由四个带反并联二极管的IGBT(也可以是IGCT)构成的低频全桥逆变电路，所述高频全桥逆变电路的输入端与所述AC/DC整流单元100的输出端相连接，所述高频全桥逆变电路的输出端串联所述谐振电容后与所述高频变压器的原边相连接，所述高频变压器的副边与所述低频全桥逆变电路的输入端相连接，所述低频全桥逆变电路的输出端并联所述多个滤波电容后，与单刀单掷开关300连接。

[0041] 本实用新型提供的技术方案，可根据接入的负载的大小灵活分配电力电子变压器对应输出端口的输出容量，通过调整电力电子变压器模块投退数量实现电力电子变压器容量的随需动态调整，通过调整纹波电容的投退数量实现纹波信号抑制效果的最大化，针对结构相同的功率模块、电力电子变压器模块等通用模块实现了模块化的互换及共享，实用性较好。

[0042] 以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

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