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专利号: 2019109838750
申请人: 东北电力大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2023-12-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种级联型灵活交流链变换器拓扑结构,其特征在于:包括三相交流电源、3个功率调节单元、3个Buck型直接式AC‑AC变换器UT‑AC、三相多绕组隔离变压器、3个LC低通滤波器;其中,每个功率调节单元由两个双极性直接式AC‑AC变换器BT‑AC组成;

一条馈线末端节点A、B、C三相交流电源接入三相多绕组隔离变压器的一次侧;三相多绕组隔离变压器的二次侧共9个绕组,每个单相3个绕组,每个单相的3个绕组分别对应为1个Buck型直接式AC‑AC变换器UT‑AC、2个双极性直接式AC‑AC变换器BT‑AC供电;A相BUCK型直接式AC‑AC变换器UT‑AC输出端口的负极与B相双极性直接式AC‑AC变换器BT‑AC输出端口的正极相连;B相双极性直接式AC‑AC变换器BT‑AC输出端口的负极与C相双极性直接式AC‑AC变换器BT‑AC输出端口的正极相连;A相BUCK型直接式AC‑AC变换器UT‑AC输出端口的正极与C相双极性直接式AC‑AC变换器BT‑AC输出端口的负极构成输出二端口,输出二端口的正极连接于另一条馈线的末端,负极与其它两相输出二端口的负极连接于一点N2;

所述B、C相的接法同A相;

所述双极性直接式AC‑AC变换器BT‑AC由输入滤波电容、H桥、信号控制单元组成;其中,H桥由正、负桥臂构成;

所述输入滤波电容为高频薄膜电容;输入滤波电容一端与单相交流输入的正极连接,另一端与单相交流输入的负极连接;H桥的每个桥臂由4个全控型功率开关管、1个箝位电容构组成;正、负极性桥臂的一端与单相交流电源的正极连接,另一端与负极连接;正、负极性桥臂对地各有一个输出端口,两个桥臂构成二端输出端口;

所述Buck型直接式AC‑AC变换器UT‑AC每相一个;Buck型直接式AC‑AC变换器UT‑AC由交流输入电源、两个输入电容、四个全控型功率开关管IGBT组成;电容C1的负极与电容C2的正极相连;电容C1的正极与电源的正极相连;电容C2的负极与电源的负极相连;四个IGBT从上到下依次为T1、T2、T3、T4;T1的集电极与C1的正极相连,发射极与T2的集电极连接;T2的发射极连接至T3的发射极;T3的集电极与T4的发射极连接;T4的集电极与电容C2的负极相连;

C1的负极与T2的发射极连接;T1的发射极为桥臂的正极输出,T3的集电极为桥臂的负极输出,这两个端口构成Buck型直接式AC‑AC变换器UT‑AC的输出二端口。

2.如权利要求1所述的级联型灵活交流链变换器拓扑结构,其特征在于:所述A相的功率调节单元由两个双极性直接式AC‑AC变换器BT‑AC组成;B相变压器二次侧绕组Tb2为双极性直接式AC‑AC变换器BT‑ACBa的交流输入;C相变压器二次侧绕组Tc2为双极性直接式AC‑AC变换器BT‑ACCa的交流输入;变换器Ba输出二端口的负极与变换器Ca输出二端口的正极相连,构成应用于A相的功率变换单元;功率变换单元的输出为二端口,其正极为变换器Ba输出二端口的正极,负极为变换器Ca输出二端口的负极;

所述B相的功率调节单元由两双极性直接式AC‑AC变换器组成;A相变压器二次侧绕组Ta3为双极性直接式AC‑AC变换器BT‑ACAb的交流输入;C相变压器二次侧绕组Tc3为双极性直接式AC‑AC变换器BT‑ACCb的交流输入;变换器Ab输出二端口的负极与变换器Cb输出二端口的正极相连,构成应用于B相的功率变换单元;功率变换单元的输出为二端口,其正极为变换器Ab输出二端口的正极,负极为变换器Cb输出二端口的负极;

所述C相的功率调节单元由两个双极性直接式AC‑AC变换器组成;A相变压器二次侧绕组Ta4为双极性直接式AC‑AC变换器BT‑ACAc的交流输入;B相变压器二次侧绕组Tb4为双极性直接式AC‑AC变换器BT‑ACBc的交流输入;变换器Ac输出二端口的负极与变换器Bc输出二端口的正极相连,构成应用于C相的功率变换单元;功率变换单元的输出为二端口,其正极为变换器Ac输出二端口的正极,负极为变换器Bc输出二端口的负极。

3.如权利要求1所述的级联型灵活交流链变换器拓扑结构,其特征在于:所述正极性桥臂的全控型功率开关管由上到下依次为S2、S1、S1c、S2c;S2的发射极与单相交流电源的正极连接,集电极与S1的集电极连接;S1的发射极与S1c的集电极连接,S1c的发射极与S2c的发射极连接;S2c的集电极与单相交流电源的负极连接;箝位电容C3一端与S1的集电极相连,另一端与S1c的发射极相连;正极性桥臂的输出端由开关管S1的发射极与S1c的集电极之间引出。

4.如权利要求1所述的级联型灵活交流链变换器拓扑结构,其特征在于:所述构成负极性桥臂的全控型功率开关管由上到下依次为S2p、S1p、S1cp、S2cp;S2p的发射极与单相交流电源的正极连接,集电极与S1p的集电极连接;S1p的发射极与S1cp的集电极连接;S1cp的发射极与S2cp的发射极连接;S2cp的集电极与单相交流电源的负极连接;箝位电容C2箝位在开关管S1p的集电极与S1cp的发射极之间引出。

5.如权利要求1所述的级联型灵活交流链变换器拓扑结构,其特征在于:所述三相多绕组隔离变压器的A相输入绕组为Ta1,A相输出绕组为Ta2、Ta3、Ta4,变比为Ta1:Ta2:Ta3:Ta4=2:2:1:1;B相输入绕组为Tb1,B相输出绕组为Tb2、Tb3、Tb4,变比为Tb1:Tb2:Tb3:Tb4=2:2:

1:1;C相输入绕组为Tc1,C相输出绕组为Tc2、Tc3、Tc4,变比为Tc1:Tc2:Tc3:Tc4=2:2:1:1;

变压器的所有绕组之间均隔离。

6.如权利要求1所述的级联型灵活交流链变换器拓扑结构,其特征在于:所述LC低通滤波器每相一个;LC低通滤波器由输出滤波电感、输出滤波电容组成;电感L与电容C组成二端口;LC低通滤波器的输入二端口与每相各模块级联后的输出二端口连接,输出端口即为各相电压出端口。

7.如权利要求1所述的级联型灵活交流链变换器拓扑结构,其特征在于:一条馈线末端节点A、B、C三相交流电源分别对应接入三相多绕组隔离变压器的输入绕组Ta1、Tb1、Tc1;A相接绕组Ta1的正极,B相接绕组Tb1的正极,C相接绕组Tc1的正极;绕组Ta1、Tb1、Tc1的负极连接在一起,连接点为N1;A相变压器的二次侧绕组Ta2接Buck型直接式AC‑AC变换器Aa的输入端,绕组Ta3接双极性直接式AC‑AC变换器BT‑AC的Ab的输入端,绕组Ta4接双极性直接式AC‑AC变换器BT‑AC的Ac的输入端;B相变压器的二次侧绕组Tb2接双极性直接式AC‑AC变换器BT‑AC的Ba的输入端,绕组Tb3接Buck型直接式AC‑AC变换器Bb的输入端,绕组Tb4接双极性直接式AC‑AC变换器BT‑AC的Bc的输入端;C相变压器的二次侧绕组Tc2接双极性直接式AC‑AC变换器BT‑AC的Ca的输入端,绕组Tc3接双极性直接式AC‑AC变换器BT‑AC的Cb的输入端,绕组Tc4接Buck型直接式AC‑AC变换器Cc的输入端;Aa变换器输出端口的负极接Ba变换器输出端口的正极,Ba变换器输出端口的负极极与Ca变换器输出端口的正极相连;Ab变换器输出端口的负极接Bb变换器输出端口的正极,Bb变换器输出端口的负极极与Cb变换器输出端口的正极相连;Ac变换器输出端口的负极接Bc变换器输出端口的正极,Bc变换器输出端口的负极极与Cc变换器输出端口的正极相连;Ca变换器输出端口的负极、Cb变换器输出端口的负极、Cc变换器输出端口的负极连在一起,连接点为N2;Aa、Ba、Ca共用一个LC滤波器;Ab、Bb、Cb共用一个LC滤波器;Ac、Bc、Cc共用一个LC滤波器;各相滤波器的输入二端口与各自相所有模块级联后的输出二端口连接;Aa变换器输出端口的正极、Ab变换器输出端口的正极、Ac变换器输出端口的正极分别对应为A、B、C三相电压输出,且均连接于另一条馈线的末端。