一种12级H桥级联三级电力电子变压器的制作方法

本实用新型属于电力设备技术领域，特别涉及一种12级H桥级联三级电力电子变压器。

背景技术：

电力电子变压器是一种将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的电能变换技术相结合，实现将一种电力特征的电能转变为另一种电力特征的电能的新型智能变压器。相对于传统变压器而言，电力电子变压器具有如下优点：(1)体积小，重量轻，环境污染小；(2)运行时二次侧输出电压幅值恒定，不随负载变化，且平滑可调；(3)一次、二次侧电压为正弦波形，功率因数可调；(4)一次、二次侧电压、电流和功率均高度可控；(5)本身具有断路器的功能，无需传统的变压器继电保护装置。电力电子变压器是集电力电子、电力系统、计算机、数字信号处理以及自动控制理论等领域为一体的电力系统前沿研究课题，也是解决电能质量问题，建设“绿色电网”、“数字电网”的可行途径之一。目前在国内外，关于电力电子变压器有很多相关的研究和开发。已公开的电力电子变压器资料输入级多为级联方式，但是很多都是没有非常明确的选择依据，输入级级数过多会导致电力电子变压器成本升高，级数过少会导致开关器件承受的电压过高影响其工作寿命。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供了一种12级H桥级联三级电力电子变压器。

本实用新型解决其技术问题采取以下技术方案实现：

一种12级H桥级联三级电力电子变压器，包括输入级、中间隔离级、输出级，其特征在于：

所述输入级设有12组输出端，通过12组每组2根导线与所述中间隔离级的12组输入端连接，所述中间隔离级的输出端通过电缆与所述输出级相连接；

所述输入级主要由安全控制模块、电感模块、高压整流模块构成，安全控制模块与电感模块连接，电感模块的输出端与12个相互串联的结构和功能完全相同的高压整流模块连接；

所述安全控制模块主要由高压避雷器、故障保护单元构成，用于实现电力电子变压器的防雷及故障保护功能；

所述中间隔离级主要由12个结构和功能完全相同的斩波模块和12个结构和功能完全相同的隔离整流模块构成，每一个斩波模块与一个隔离整流模块相连接；

所述输出级主要由三相四桥臂单元和三相电感模块构成，所述三相四桥臂单元的4个输出端分别与三相电感模块的4个输入端分别连接。

优选的，所述高压整流模块包括两个相同型号的IGBT半桥模块、电容组、控制电路板。

优选的所述斩波模块主要由两个相同型号的IGBT半桥模块和一块控制电路板构成。

优选的，所述隔离整流模块主要由一台高频变压器和两个型号相同的二极管半桥模块构成。

优选的，所述三相四桥臂单元主要由八只IGBT与8个二极管反向并联构成。

本实用新型根据现有电力电子元器件的耐压情况，从经济性、系统体积、系统稳定性、工程应用难度等因素考虑，输入级选用了12级联方式不仅降低了电力电子变压器的制造成本，还保证了每个电力电子开关元器件的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型总体结构示意图；

图2是本实用新型高压整流模块的结构示意图；

图3是本实用新型斩波模块的结构示意图；

图4是本实用新型隔离整流模块的结构示意图；

图5是本实用新型三相四桥臂单元的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图1~5对本实用新型实施做进一步详述，一种12级H桥级联三级电力电子变压器，包括输入级1、中间隔离级2、输出级3，输入级1设有12组输出端，通过12组每组2根导线与中间隔离级2的12组输入端连接；中间隔离级2的输出端通过电缆与输出级3相连接；

输入级1主要由安全控制模块11、电感模块12、高压整流模块13构成，安全控制模块11与电感模块12连接，电感模块12的输出端与12个结构和功能完全相同的高压整流模块13串联，安全控制模块11主要由高压避雷器、故障保护单元构成，用于实现电力电子变压器的防雷及故障保护功能；

中间隔离级2主要由12个结构和功能完全相同的斩波模块21和12个结构和功能完全相同的隔离整流模块22构成，每一个斩波模块21与一个隔离整流模块22相连接；

输出级3主要由三相四桥臂单元31和三相电感模块32构成，三相四桥臂单元31的4个输出端分别与三相电感模块32的4个输入端分别连接；

高压整流模块13包括两个相同型号的IGBT半桥模块131，从经济性、系统体积、系统稳定性、工程应用难度等因素考虑，采用耐压等级为 1700V 的 IGBT半桥模块，该IGBT 半桥模块选用英飞凌公司的 FF450R17ME4，高压整流模块13还包括一个电容组132以及控制电路板133，该控制电路板采用 Concept公司配套驱动板 2SP0115T2A0-17。

斩波模块21主要由两个相同型号的IGBT半桥模块211和一块控制电路板212构成，每一个斩波模块21均采用一块独立的控制电路板212，将前级各级整流输出电压采样值通过光纤送至控制电路板212，通过每块控制板上的 FPGA 芯片进行控制运算，输出各级 H 桥逆变模块的驱动脉冲，实现每一级 H桥直流侧电压的均等输出。每块控制板中包含：FPGA、电源模块、故障信号处理电路、通信单元。

隔离整流模块22主要由一台高频变压器221和两个型号相同的二极管半桥模块构成。

三相四桥臂单元31主要由八只英飞凌公司生产的型号为 FZ1200R17KE3 的IGBT与8个二极管反向并联构成。

本实用新型根据现有电力电子元器件的耐压情况，从经济性、系统体积、系统稳定性、工程应用难度等因素考虑，输入级选用了12级联方式不仅降低了电力电子变压器的制造成本，还保证了每个电力电子开关元器件的使用寿命。