一種配電網電力電子變壓器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電力電子領域，具體涉及一種配電網電力電子變壓器。
【背景技術】
[0002]近年來，電力電子變換技術發展迅速，其在電力系統中的最新運用一一電力電子變壓器(Power Electronic Transformer，PET)，結合了高頻變壓器，能實現電力系統中的電壓變換和能量傳遞，已得到了國內外學者的火熱研宄。PET應用于配電網突出特點在于對交流側電壓幅值和相位的實時控制，可實現變壓器原副方電壓、電流和功率的靈活調節，故具備解決電力系統中許多新課題的潛力，應用前景廣闊。
[0003]然而，配電網電力電子變壓器(Distribut1nPower Electronic Transformer,DPET)運行于電網末端，運行環境復雜，高壓側電壓不穩定，由故障引起的電壓深度跌落和短時斷電情況時有發生。在線路中配置具備超級電容(Super Capacitor，SC)儲能的電力電子設備，在電源電壓跌落時進行電壓補償，是一種廣泛使用的措施。現有技術中一般選擇在DPET低壓直流母線上額外增加SC儲能系統，這樣雖然能達到補償效果，但這種方法增加了額外的DC/DC功率變換電路，增加了系統成本，并且使補償響應速度變慢。
【實用新型內容】
[0004]針對現有技術中的缺陷，本實用新型提供一種配電網電力電子變壓器，以解決現有技術中在DPET低壓直流母線上額外增加SC儲能系統而導致的系統成本增加和補償響應速度變慢的問題。
[0005]為解決上述問題，本實用新型提供了以下方案:
[0006]本實用新型提供了一種配電網電力電子變壓器，包括輸入級、隔離變換級和輸出級，所述輸出級上設置有超級電容；
[0007]所述輸出級采用電壓源型四橋臂逆變拓撲，所述超級電容的正極連接在第四橋臂中點，負極連接直流母線負端。
[0008]其中，所述配電網電力電子變壓器通過橋臂功率器件對所述超級電容進行充放電。
[0009]其中，所述輸入級采用級聯H橋多電平HM拓撲，每個橋臂由數量為η的HM鏈節模塊級聯組成，HM鏈節模塊主電路為H橋結構，三個橋臂通過Y型連接組成，將高壓工頻交流轉化數量為3η的懸浮的直流。
[0010]其中，所述隔離變換級各單元采用雙主動橋拓撲DAB，總單元數為3η，各DAB —側與HM鏈節相連，另一側并聯組成直流母線。
[0011]其中，所述超級電容串聯有電感，以減少電流波紋。
[0012]由上述技術方案可知，本實用新型所述的配電網電力電子變壓器，利用內部充當中線的第四橋臂同時充當超級電容儲能系統的充放電接口，無縫連接超級電容，響應速度快，無需額外增加功率變換電路和控制系統，實現靈活儲能。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1是本實用新型一個實施例提供的配電網電力電子變壓器的電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0016]圖1示出了本實用新型一個實施例提供的配電網電力電子變壓器的電路結構示意圖，本實施例提供的配電網電力電子變壓器為一種與超級電容靈活互動的配電網電力電子變壓器(Super Capacitor based Distribut1n Power Electronic Transformer，簡稱SCDPET)。本實施例提供的SCDPET利用DPET內部充當中線的第四橋臂同時充當超級電容儲能系統的充放電接口，無縫連接超級電容，無需額外增加功率變換電路和控制系統，實現靈活儲能。如圖1所示，本實施例提供的SCDPET包括:輸入級、隔離變換級和輸出級，所述輸出級上設置有超級電容，即輸出級集成了超級電容儲能系統，如圖1所示。
[0017]所述輸出級采用電壓源型四橋臂逆變拓撲，所述超級電容的正極連接在第四橋臂中點，負極連接直流母線負端。
[0018]其中，所述配電網電力電子變壓器通過橋臂功率器件對所述超級電容進行充放電。
[0019]其中，所述輸入級采用級聯H橋多電平(Cascade H-bridge Mult1-level,CHM)拓撲，每個橋臂由數量為η的HM鏈節模塊級聯組成，HM鏈節模塊主電路為H橋結構，3個橋臂通過Y型連接組成，將高壓工頻交流轉化數量為3η的懸浮的直流，級聯多電平結構使得輸入級功率器件能以較小的電壓應力和開關頻率的應用于高壓大功率。
[0020]其中，所述隔離變換級各單元采用雙主動橋拓撲(Dual Active Bridge，DAB)，控制能量雙向流動；總單元數為3n，各DAB —側與HM鏈節相連，另一側并聯組成直流母線。
[0021]在本實用新型一個優選實施例中，所述超級電容串聯有電感，串聯電感L減小電流紋波。
[0022]所述輸出級采用電壓源型四橋臂逆變(4-leg Voltage Source Inverter，VSI)拓撲，可直接對中線電流進行控制，并且具有控制靈活、無需大的直流鏈接電容和直流電壓利用率高的優點，適合于配電網應用。超級電容的正級連接第四橋臂中點，負極連接直流母線負端(可選地，串聯電感L減小電流紋波)，通過控制橋臂功率器件對超級電容進行充放電，實現與超級電容與直流母線能量互動。
[0023]本實用新型實施例提供的S⑶PET，利用內部充當中線的第四橋臂同時充當超級電容儲能系統的充放電接口，無縫連接超級電容，響應速度快，無需額外增加功率變換電路和控制系統，實現靈活儲能。本實用新型實施例提供的配電網電力電子變壓器不影響第四橋臂對中線電流的控制，具備短時不間斷供電能力，并具備超高的功率波動承受能力，能實現負荷劇增下的穩定運行。
[0024]本實施例提供的配電網電力電子變壓器(即SCDPET)，利用第四橋臂同時充當超級電容儲能系統的充放電接口，無需額外增加功率變換電路和控制系統，降低了系統成本。
[0025]本實施例提供的配電網電力電子變壓器，無縫連接超級電容，響應速度快，實現了靈活儲能。
[0026]以上實施例僅用于說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的精神和范圍。
【主權項】
1.一種配電網電力電子變壓器，其特征在于，包括輸入級、隔離變換級和輸出級，所述輸出級上設置有超級電容； 所述輸出級采用電壓源型四橋臂逆變拓撲，所述超級電容的正極連接在第四橋臂中點，負極連接直流母線負端。2.根據權利要求1所述的配電網電力電子變壓器，其特征在于，所述配電網電力電子變壓器通過橋臂功率器件對所述超級電容進行充放電。3.根據權利要求1所述的配電網電力電子變壓器，其特征在于，所述輸入級采用級聯H橋多電平HM拓撲，每個橋臂由數量為η的HM鏈節模塊級聯組成，HM鏈節模塊主電路為H橋結構，三個橋臂通過Y型連接組成，將高壓工頻交流轉化數量為3η的懸浮的直流。4.根據權利要求3所述的配電網電力電子變壓器，其特征在于，所述隔離變換級各單元采用雙主動橋拓撲DAB，總單元數為3η，各DAB —側與HM鏈節相連，另一側并聯組成直流母線。5.根據權利要求1-4任一所述的配電網電力電子變壓器，其特征在于，所述超級電容串聯有電感，以減少電流波紋。
【專利摘要】本實用新型提供了一種配電網電力電子變壓器，所述配電網電力電子變壓器包括輸入級、隔離變換級和輸出級，所述輸出級上設置有超級電容；所述輸出級采用電壓源型四橋臂逆變拓撲，所述超級電容的正極連接在第四橋臂中點，負極連接直流母線負端。本實用新型所述的配電網電力電子變壓器利用內部充當中線的第四橋臂同時充當超級電容儲能系統的充放電接口，無縫連接超級電容，響應速度快，無需額外增加功率變換電路和控制系統，實現靈活儲能。
【IPC分類】H02M7/5387, H02M5/458, H02M7/219
【公開號】CN204707045
【申請號】CN201520257917
【發明人】涂春鳴, 蘭征, 帥智康, 葛俊, 劉程輝, 孟陽, 熊誦輝
【申請人】湖南大學
【公開日】2015年10月14日
【申請日】2015年4月27日