專利名稱：基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變流器，特別涉及一種基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)與工業(yè)現(xiàn)代化的迅猛發(fā)展和對節(jié)約能源的要求進一步提高，應(yīng)用于大功率場合的中高壓電力電子變流器在解決能源節(jié)約的問題上起著越來越重要的作用。近年來，多電平功率變流器(Multilevel Power Converter)在高電壓大功率變頻調(diào)速、有源電力濾波裝置、高壓直流(HVDC)輸電系統(tǒng)和電力系統(tǒng)無功補償?shù)阮I(lǐng)域已得到成功的應(yīng)用。多電平功率變流器在許多實際工業(yè)應(yīng)用中需要具有電氣隔離功能，這種電氣隔離功能傳統(tǒng)的方式是采用體積龐大接線復(fù)雜的工頻變壓器來完成，這使其在許多工業(yè)場合的應(yīng)用受到了限制。因而，取消傳統(tǒng)的大功率多電平變流器電路中的工頻變壓器，設(shè)計無工頻變壓器的多電平變流器電路，將會帶來革命性的變革。目前，高頻開關(guān)電源采用高頻變壓器完成功率的隔離傳輸，其所具有的體積小，重量輕，功率密度高等一系列優(yōu)點，使其在諸多的工業(yè)應(yīng)用場合占據(jù)了絕對的主導(dǎo)地位。高頻開關(guān)電源通常采用兩個功率變換級完成交流到直流的隔離變換，即AC/DC整流級和DC/DC高頻隔離變換級。對于高性能的高頻開關(guān)電源，其AC/DC整流級還應(yīng)具有功率因數(shù)校正功能，實現(xiàn)單位功率因數(shù)整流。高頻開關(guān)電源也可以采用一個功率變換級完成交流到直流的隔離變換，即所謂的單級功率變換。由于只用一級變換就可以實現(xiàn)AC/DC單位功率因數(shù)整流和DC/DC隔離變換兩級變換的功能，故可極大地簡化電路結(jié)構(gòu)，簡化電路的控制和調(diào)制方法，這些優(yōu)點都使得單級變換的高頻開關(guān)電源具有很好的應(yīng)用前景。本發(fā)明涉及已知技術(shù)中的單級功率變換模塊主要有以下幾種

參照圖1，第一種功率變換模塊包括單相二極管整流橋、開關(guān)器件和快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容以及輸出直流電容和負載。參照圖3，第二種功率變換模塊包括單相二極管整流橋、開關(guān)器件和快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容以及輸出濾波電感、輸出直流電容和負載。參照圖5，第三種功率變換模塊包括單相二極管整流橋、開關(guān)器件和快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容、原邊輔助電感以及輸出直流電容和負載。參照圖7，第四種功率變換模塊包括一個單相二極管整流橋、一個由開關(guān)器件構(gòu)成的H橋、快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容以及輸出濾波電感、輸出直流電容和負載。參照圖9，第五種功率變換模塊包括兩個單相二極管整流橋、一個由開關(guān)器件構(gòu)成的H橋、快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器、原邊濾波電容和電感以及輸出直流電容和負載。由于大功率級聯(lián)全控型(IGBT) H橋電力電子變流器在大功率場合的應(yīng)用得到廣泛的關(guān)注和研究，其優(yōu)點是可以應(yīng)用低耐壓的電力電子開關(guān)器件完成高壓大功率的功率變換并使交流側(cè)具有較高的功率因數(shù)和較小的諧波。但是該種類變流器的主電路拓撲結(jié)構(gòu)所需要的開關(guān)器件較多，主電路工作過程中的損耗較大，針對所有開關(guān)器件的控制電路以及控制方法的設(shè)計也很復(fù)雜，且不容易實現(xiàn)單級功率變換的功能。所以如何簡化大功率級聯(lián)全控型(IGBT) H橋電力電子變流器的拓撲結(jié)構(gòu)，減少開關(guān)器件的使用數(shù)量，簡化電路的控制和調(diào)制方法并能夠很好地工作在高壓大功率應(yīng)用場合，這是本領(lǐng)域當(dāng)前的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前應(yīng)用的大功率級聯(lián)電力電子變流器的上述問題，提供一種基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，這種變流器無需使用工頻移相變壓器，可以使用低耐壓的功率開關(guān)管在高電壓下完成大功率高頻隔離變換，可以使用一級功率變換電路完成AC/DC和DC/DC兩級變換功能，并具有功率因數(shù)校正功能，實現(xiàn)單位功率因數(shù)整流，其主功率電路的拓撲結(jié)構(gòu)簡單,系統(tǒng)的工作效率高,體積小,重量輕,成本低。為達到上述目的，本發(fā)明提供的一種基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，包括主功率電路，所述主功率電路包括單級功率變換模塊，單級功率變換模塊采用第一模塊單元，所述第一模塊單元包括單相二極管整流橋、開關(guān)器件和快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容以及輸出直流電容和負載，所述主功率電路包括輸入電感和N個級聯(lián)的所述第一模塊單元，其中各個所述單相二極管整流橋的第二個輸入端與下一個所述單相二極管整流橋的第一個輸入端依次相連，級聯(lián)起來的所述單相二極管整流橋剩余的兩個交流輸入端，即第一個所述單相二極管整流橋的第一個交流輸入端與第N個所述單相二極管整流橋的第二個交流輸入端經(jīng)所述輸入電感串聯(lián)接入交流電網(wǎng)，其中，N為正整數(shù)。本發(fā)明提供的第二種基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，其中所述單級功率變換模塊替換采用第二模塊單元，所述第二模塊單元包括單相二極管整流橋、開關(guān)器件和快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容以及輸出濾波電感、輸出直流電容和負載。本發(fā)明提供的第三種基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，其中所述單級功率變換模塊替換采用第三模塊單元，所述第三模塊單元包括單相二極管整流橋、開關(guān)器件和快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容、輔助電感以及輸出直流電容和負載。本發(fā)明提供的第四種基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，其中所述單級功率變換模塊替換采用第四模塊單元，所述第四模塊單元包括一個單相二極管整流橋、一個由開關(guān)器件構(gòu)成的H橋、快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容以及輸出濾波電感、輸出直流電容和負載，其中，二極管整流橋直流輸出側(cè)經(jīng)兩并聯(lián)二極管與由全控型器件組成的H橋交流側(cè)相連，H橋直流側(cè)并聯(lián)一儲能電容，H橋交流側(cè)輸出端接至隔離高頻變壓器原邊，隔離高頻變壓器副邊輸出經(jīng)二極管全波整流電路和輸出濾波電感后與輸出直流電容和負載相連。本發(fā)明提供的第五種基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，其中所述單級功率變換模塊替換采用第五模塊單元，所述第五模塊單元包括兩個單相二極管整流橋、一個由開關(guān)器件構(gòu)成的H橋、快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器、原邊濾波電容和電感以及輸出直流電容和負載。為達到上述目的，本發(fā)明提供的采用基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成的三相星接變流器拓撲結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成星接變流器的三相主功率電路，所述三相主功率電路包括三個電感和三個所述基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，其中所述基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中N個級聯(lián)的模塊單元所剩余的交流輸入端共六個，N為正整數(shù)，位于每相的三個交流輸入端構(gòu)成一組接線端，而位于每相的另三個交流輸入端構(gòu)成另一組接線端，其中一組接線端接到一個公共的中性點上，另一組接線端分別與三個電感之一串聯(lián)接入三相電網(wǎng)，構(gòu)成星形連接。為達到上述目的，本發(fā)明提供的采用基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成的三相角接變流器拓撲結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成角接變流器的三相主功率電路，所述三相主功率電路包括三個電感和三個所述基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，其中所述基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中N個級聯(lián)的模塊單元所剩余的交流輸入端共六個，N為正整數(shù)，位于每相的三個交流輸入端構(gòu)成一組接線端，而位于每相的另三個交流輸入端構(gòu)成另一組接線端，其中一組接線端接到一個公共的中性點上，另一組接線端依次連接至三相電網(wǎng)中的下一相輸入端，構(gòu)成角形連接。為達到上述目的，本發(fā)明提供的采用基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成的三相雙星接變流器拓撲結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成雙星接變流器的三相主功率電路，所述三相主功率電路包括三個輸入電感、六個橋臂電感和六個所述基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，六個基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成對接的兩組星形連接，即在每組星形連接中，所述基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中N個級聯(lián)的模塊單元所剩余的交流輸入端共六個，N為正整數(shù)，位于每相的三個所述交流輸入端構(gòu)成一組接線端，而位于每相的另三個所述交流輸入端構(gòu)成另一組接線端，所述一組接線端接到一個公共的中性點上，所述另一組接線端分別與所述橋臂電感之一的一端相連，而位于每相橋臂上的兩個所述橋臂電感的另一端相互對接，并分別經(jīng)三個所述輸入電感之一接至三相電網(wǎng)輸入端，同時，第一組星形連接中的公共中性點和第二組星形連接中的公共中性點分別與所述直流電容的兩端相連，構(gòu)成雙星形連接。本發(fā)明提供的基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器的優(yōu)點和積極效果在于由于將傳統(tǒng)的單級功率變換電路作為一個基本的模塊，采用了若干個功率變換模塊級聯(lián)起來構(gòu)成級聯(lián)式變流器，故可以使用低耐壓的功率開關(guān)管完成高電壓下的大功率整流變換，且由于電路中的電氣隔離是采用高頻變壓器實現(xiàn)的，因此不需要使用龐大、笨重、接線復(fù)雜的工頻移相變壓器。使用一級電路變換完成AC/DC和DC/DC兩級變換，并具有功率因數(shù)校正功能，實現(xiàn)了單位功率因數(shù)整流，簡化了主功率電路的拓撲結(jié)構(gòu)，大大減少了開關(guān)器件的數(shù)量，進而減少了電路工作中的損耗，提高了系統(tǒng)的工作效率，體積小，重量輕，成本低。級聯(lián)式變流器還具有模塊化設(shè)計以及電路結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點，在大功率電力電子變壓器、大功率中高壓交-直-交變頻器等應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。下面將結(jié)合實例參照附圖進行詳細說明。


圖1是本發(fā)明基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中第一模塊單元的電路圖；圖2是本發(fā)明基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器的第一種電路拓撲結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中第二模塊單元的電路圖；圖4是本發(fā)明基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器的第二種電路拓撲結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中第三模塊單元的電路圖；圖6是本發(fā)明基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器的第三種電路拓撲結(jié)構(gòu)圖7是本發(fā)明基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中第四模塊單元的電路圖；圖8是本發(fā)明基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器的第四種電路拓撲結(jié)構(gòu)圖；圖9是本發(fā)明基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中第五模塊單元的電路圖；圖10是本發(fā)明基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器的第五種電路拓撲結(jié)構(gòu)圖；圖11是本發(fā)明采用基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成的三相星接變流器拓撲結(jié)構(gòu)圖；圖12是本發(fā)明采用基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成的三相角接變流器拓撲結(jié)構(gòu)圖；圖13是本發(fā)明采用基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成的三相雙星接變流器拓撲結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式在本發(fā)明基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器的實例中，基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器是由若干個功率變換模塊級聯(lián)而組成一個整體的電路拓撲。參照圖1和圖2，第一種基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中，第一模塊單元A包括單相二極管整流橋、開關(guān)器件和快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容以及輸出直流電容和負載。主功率電路包括輸入電感和N個級聯(lián)的第一模塊單元A，其中，N為正整數(shù)。其中各個單相二極管整流橋的第二個交流輸入端與下一個單相二極管整流橋的第一個交流輸入端依次相連，級聯(lián)起來的單相二極管整流橋剩余的兩個交流輸入端，即第一個單相二極管整流橋的第一個交流輸入端與第N個單相二極管整流橋的第二個交流輸入端經(jīng)輸入電感串聯(lián)接入交流電網(wǎng)。參照圖3和圖4，第二種基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中，第二模塊單元B包括單相二極管整流橋、開關(guān)器件和快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容以及輸出濾波電感、輸出直流電容和負載，主功率電路包括輸入電感和N個級聯(lián)的第二模塊單元B，其中，N為正整數(shù)。其中各個單相二極管整流橋的第二個交流輸入端與下一個單相二極管整流橋的第一個交流輸入端依次相連，級聯(lián)起來的單相二極管整流橋剩余的兩個交流輸入端，即第一個單相二極管整流橋的第一個交流輸入端與第N個單相二極管整流橋的第二個交流輸入端經(jīng)輸入電感串聯(lián)接入交流電網(wǎng)。參照圖5和圖6，第三種基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中，第三模塊單元C包括單相二極管整流橋、開關(guān)器件和快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容、原邊輔助電感以及輸出直流電容和負載，主功率電路包括輸入電感和N個級聯(lián)的第三模塊單元C，其中，N為正整數(shù)。其中各個單相二極管整流橋的第二個交流輸入端與下一個單相二極管整流橋的第一個交流輸入端依次相連，級聯(lián)起來的單相二極管整流橋剩余的兩個交流輸入端，即第一個單相二極管整流橋的第一個交流輸入端與第N個單相二極管整流橋的第二個交流輸入端經(jīng)輸入電感串聯(lián)接入交流電網(wǎng)。參照圖7和圖8，第四種基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中，第四模塊單元D包括一個單相二極管整流橋、一個由開關(guān)器件構(gòu)成的H橋、快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容以及輸出濾波電感、輸出直流電容和負載，其中，二極管整流橋直流輸出側(cè)經(jīng)兩并聯(lián)二極管與由全控型器件組成的H橋交流側(cè)相連，H橋直流側(cè)并聯(lián)一儲能電容，H橋交流側(cè)輸出端接至隔離高頻變壓器原邊，隔離高頻變壓器副邊輸出經(jīng)二極管全波整流電路和輸出濾波電感后與輸出直流電容和負載相連。主功率電路包括輸入電感和N個級聯(lián)的第四模塊單元D，其中，N為正整數(shù)。其中各個單相二極管整流橋的第二個交流輸入端與下一個單相二極管整流橋的第一個交流輸入端依次相連，級聯(lián)起來的單相二極管整流橋剩余的兩個交流輸入端，即第一個單相二極管整流橋的第一個交流輸入端與第N個單相二極管整流橋的第二個交流輸入端經(jīng)輸入電感串聯(lián)接入交流電網(wǎng)。參照圖9和圖10，第五種基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中，第五模塊單元E包括兩個單相二極管整流橋、一個由開關(guān)器件構(gòu)成的H橋、快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器、原邊濾波電容和電感以及輸出直流電容和負載，主功率電路包括輸入電感和N個級聯(lián)的第五模塊單元E，其中，N為正整數(shù)。其中各個變壓器原邊的單相二極管整流橋的第二個交流輸入端與下一個變壓器原邊的單相二極管整流橋的第一個交流輸入端依次相連，級聯(lián)起來的變壓器原邊的單相二極管整流橋剩余的兩個交流輸入端，即第一個變壓器原邊的單相二極管整流橋的第一個交流輸入端與第N個變壓器原邊的單相二極管整流橋的第二個交流輸入端經(jīng)輸入電感串聯(lián)接入交流電網(wǎng)。參照圖11，本發(fā)明采用上述的基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成的三相星接變流器拓撲結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成星接變流器的三相主功率電路，三相主功率電路包括三個電感和三個基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器。其中基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中N個級聯(lián)的模塊單元所剩余的交流輸入端共六個，N為正整數(shù)。位于每相的三個交流輸入端構(gòu)成一組接線端，而位于每相的另三個交流輸入端構(gòu)成另一組接線端。其中一組接線端接到一個公共的中性點上，另一組接線端分別與三個電感之一串聯(lián)接入三相電網(wǎng)，構(gòu)成星形連接。參照圖12，本發(fā)明采用上述的基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成的三相角接變流器拓撲結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成角接變流器的三相主功率電路，三相主功率電路包括三個電感和三個基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器。其中基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中N個級聯(lián)的模塊單元所剩余的交流輸入端共六個，N為正整數(shù)。位于每相的三個交流輸入端構(gòu)成一組接線端，而位于每相的另三個交流輸入端構(gòu)成另一組接線端。其中一組接線端接到一個公共的中性點上，另一組接線端依次連接至三相電網(wǎng)中的下一相輸入端，構(gòu)成角形連接。參照圖13，本發(fā)明采用上述的基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成的三相雙星接變流器拓撲結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成雙星接變流器的三相主功率電路，三相主功率電路包括三個輸入電感、六個橋臂電感和六個基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器。六個基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成對接的兩組星形連接，即在每組星形連接中，基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中N個級聯(lián)的模塊單元所剩余的交流輸入端共六個，N為正整數(shù)。位于每相的三個交流輸入端構(gòu)成一組接線端,而位于每相的另三個交流輸入端構(gòu)成另一組接線端。一組接線端接到一個公共的中性點上，另一組接線端分別與橋臂電感之一的一端相連，而位于每相橋臂上的兩個所述橋臂電感的另一端相互對接，并分別經(jīng)三個輸入電感之一接至三相電網(wǎng)輸入端。同時，第一組星形連接中的公共中性點和第二組星形連接中的公共中性點分別與直流電容的兩端相連，構(gòu)成雙星形連接。
所描述的基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器應(yīng)用電路，可以簡化應(yīng)用于大功率場合的電力電子變流器的電路拓撲結(jié)構(gòu)，通過適當(dāng)?shù)目刂撇呗钥梢蕴岣呦到y(tǒng)的工作效率，在大功率電力電子變壓器、大功率中高壓交-直-交變頻器等應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。上面所述的實例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計方案前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變型和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明請求保護的技術(shù)內(nèi)容，已經(jīng)全部記載在權(quán)利要求書中。
權(quán)利要求
1.一種基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，包括主功率電路，所述主功率電路包括單級功率變換模塊，單級功率變換模塊采用第一模塊單元(A)，所述第一模塊單元(A)包括單相二極管整流橋、開關(guān)器件和快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容以及輸出直流電容和負載，所述主功率電路包括輸入電感和N個級聯(lián)的所述第一模塊單元(A)，其中各個所述單相二極管整流橋的第二個交流輸入端與下一個所述單相二極管整流橋的第一個交流輸入端依次相連，級聯(lián)起來的所述單相二極管整流橋剩余的兩個交流輸入端，即第一個所述單相二極管整流橋的第一個交流輸入端與第N個所述單相二極管整流橋的第二個交流輸入端經(jīng)所述輸入電感串聯(lián)接入交流電網(wǎng)，其中，N為正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，其特征在于其中所述單級功率變換模塊替換采用第二模塊單元(B)，所述第二模塊單元(B)包括單相二極管整流橋、開關(guān)器件和快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容以及輸出濾波電感、 輸出直流電容和負載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，其特征在于其中所述單級功率變換模塊替換采用第三模塊單元(C)，所述第三模塊單元(C)包括單相二極管整流橋、開關(guān)器件和快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容、輔助電感以及輸出直流電容和負載。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，其特征在于其中所述單級功率變換模塊替換采用第四模塊單元(D)，所述第四模塊單元(D)包括一個單相二極管整流橋、一個由開關(guān)器件構(gòu)成的H橋、快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器和原邊濾波電容以及輸出濾波電感、輸出直流電容和負載，其中，二極管整流橋直流輸出側(cè)經(jīng)兩并聯(lián)二極管與由全控型器件組成的H橋交流側(cè)相連，H橋直流側(cè)并聯(lián)一儲能電容，H橋交流側(cè)輸出端接至隔離高頻變壓器原邊，隔離高頻變壓器副邊輸出經(jīng)二極管全波整流電路和輸出濾波電感后與輸出直流電容和負載相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，其特征在于其中所述單級功率變換模塊替換采用第五模塊單元(E)，所述第五模塊單元(E)包括兩個單相二極管整流橋、一個由開關(guān)器件構(gòu)成的H橋、快恢復(fù)二極管、隔離高頻變壓器、原邊濾波電容和電感以及輸出直流電容和負載。
6.采用權(quán)利要求1-5中任一所述的基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成的三相星接變流器拓撲結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成星接變流器的三相主功率電路，其特征在于所述三相主功率電路包括三個電感和三個所述基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，其中所述基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中N個級聯(lián)的模塊單元所剩余的交流輸入端共六個，N 為正整數(shù)，位于每相的三個交流輸入端構(gòu)成一組接線端,而位于每相的另三個交流輸入端構(gòu)成另一組接線端，其中一組接線端接到一個公共的中性點上，另一組接線端分別與三個電感之一串聯(lián)接入三相電網(wǎng)，構(gòu)成星形連接。
7.采用權(quán)利要求1-5中任一所述的基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成的三相角接變流器拓撲結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成角接變流器的三相主功率電路，其特征在于所述三相主功率電路包括三個電感和三個所述基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，其中所述基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中N個級聯(lián)的模塊單元所剩余的交流輸入端共六個，N 為正整數(shù)，位于每相的三個交流輸入端構(gòu)成一組接線端,而位于每相的另三個交流輸入端構(gòu)成另一組接線端，其中一組接線端接到一個公共的中性點上，另一組接線端依次連接至三相電網(wǎng)中的下一相輸入端，構(gòu)成角形連接。
8.采用權(quán)利要求1-5中任一所述的基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成的三相雙星接變流器拓撲結(jié)構(gòu)，包括構(gòu)成雙星接變流器的三相主功率電路，所述三相主功率電路包括三個輸入電感、六個橋臂電感和直流電容，其特征在于所述三相主功率電路還包括六個所述基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，六個基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成對接的兩組星形連接，即在每組星形連接中，所述基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器中N個級聯(lián)的模塊單元所剩余的交流輸入端共六個，N為正整數(shù)，位于每相的三個所述交流輸入端構(gòu)成一組接線端，而位于每相的另三個所述交流輸入端構(gòu)成另一組接線端，所述一組接線端接到一個公共的中性點上，所述另一組接線端分別與所述橋臂電感之一的一端相連，而位于每相橋臂上的兩個所述橋臂電感的另一端相互對接，并分別經(jīng)三個所述輸入電感之一接至三相電網(wǎng)輸入端，同時，第一組星形連接中的公共中性點和第二組星形連接中的公共中性點分別與所述直流電容的兩端相連，構(gòu)成雙星形連接。
全文摘要
本發(fā)明基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器，提供了多種由若干個功率變換模塊級聯(lián)組成的主功率電路，還提供了基于單級功率變換模塊的級聯(lián)式變流器構(gòu)成的三相星接、角接和雙星接變流器拓撲結(jié)構(gòu)。其優(yōu)點在于可以使用低耐壓的功率開關(guān)管完成高電壓下的大功率整流變換，且電路中電氣隔離采用高頻變壓器，不需使用工頻移相變壓器。采用一級功率變換電路完成AC/DC和DC/DC兩級變換，并具有功率因數(shù)校正功能，實現(xiàn)了單位功率因數(shù)整流，簡化了主功率電路結(jié)構(gòu)，減少了開關(guān)器件數(shù)量和電路損耗，提高了系統(tǒng)工作效率，體積小，重量輕，成本低，在大功率電力電子變壓器，大功率中高壓交-直-交變頻器等應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。
文檔編號H02M7/12GK103051219SQ20131001466
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者王聰, 程紅, 王暢, 王俊, 崔義森, 沙廣林, 蔡瑩瑩, 張國澎 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)