一种具有故障隔离功能的串联变流模块及电力电子变压器的制作方法

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种具有故障隔离功能的串联变流模块及变流器。

背景技术：

电力电子变压器具有将交流电压转变为直流后再通过半导体开关器件以及电子元件和高频变压器绕组组成一种高频交流输出的电力电子装置。电力电子变压器中包括将低频交流电转换为高频交流电的串联变流模块。当串联变流模块自身出现故障时，现有技术中未有针对的串联变流模块出现故障时进行故障隔离的措施。由于缺少变流模块故障隔离措施导致故障的进一步扩大，对电力电子设备，特别是对电力电子变压器造成不必要损失。

技术实现要素：

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种具有故障隔离功能的串联变流模块及电力电子变压器，通过在串联变流模块的输入端口和输出端口均并联连接一个开关，用于在串联变流模块检测到自身故障时，将输入端口和输出端口的并联开关导通，使其输入端口和输出端口为短路或旁路状态，以此来隔离串联变流模块的故障。另外，基于该变流模块本发明还提出了一种具有故障隔离的电力电子变压器。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有故障隔离功能的串联变流模块，其特征在于，所述串联变流模块包括输入端口和输出端口，所述串联变流模块配置为将低频交流输入转换为高频交流输出；所述输入端口为低频交流侧，所述输出端口为高频交流侧；所述输入端口并联第一开关，所述输出端口并联第二开关；若所述串联变流模块正常工作时，控制所述第一开关和所述第二开关处于断开状态；若所述串联变流模块检测到自身故障时，控制所述第一开关和所述第二开关处于导通状态，隔离故障。

优选的，所述第一开关和所述第二开关为双向开关。

优选的，所述双向开关为双向晶闸管、机械开关、两个反向并联的单向晶闸管或两个反向并联的igbt。

一种电力电子变压器，包括：高压侧、低压侧、n个上述所述的串联变流模块及隔离变压器，所述隔离变压器包括n个原边绕组及n个副边绕组，n为大于等于2的正整数；所述电力电子变压器的所述高压侧配置为n个所述串联变流模块的所述输入端口串联连接；所述隔离变压器的所述n个原边绕组分别与n个所述串联变流模块的所述输出端口一一并联连接；所述隔离变压器的所述n个副边绕组串联后耦合连接于所述电力电子变压器的低压侧。

优选的，所述低压侧耦合连接低压有源桥，所述低压有源桥的具有一直流输出端。

优选的，在所述高压侧中，通过n个所述串联变流模块的所述输入端口串联连接，若高压侧通过串联承受的总电压为vin，则每个所述串联变流模块输入端口的电压u11＝vin/n；若所述低压侧的输出电压为vs，则所述串联变流模块的输出电压其中为所述隔离变压器原边绕组与副边绕组的匝数比。

优选的，若其中一个所述串联变流模块出现故障，通过控制所述第一开关和第二开关将所述串联变流模块的输入端口和输出端口短路闭合，此时其余未出现故障的所述串联变流模块输入端口电压为输出端口电压为

与现有技术相比，本发明至少具有下述的有益效果或优点：本发明提供的具有故障隔离功能的串联变流模块及电力电子变压器，在串联变流模块的输入端口和输出端口均并联连接一个开关，用于在串联变流模块检测到自身故障时，将输入端口和输出端口的并联开关导通，使其输入端口和输出端口为短路或旁路状态，以此来隔离串联变流模块的故障，避免故障的进一步扩大或避免由于串联变流模块的故障造影响其他模块电路的工作。另外，基于该变流模块本发明还提出了一种具有故障隔离的电力电子变压器，而该电力电子变压器应用了若干个所述串联变流模块，由于具有每个串联变流模块出现故障时能够自身隔离，避免其故障造成对其他串联变流模块工作的影响，只要输入电压仍然在模块设定的运行范围内，整个系统仍然正常工作。

附图说明

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明；

图1是本发明实施例提供的具有故障隔离功能的串联变流模块；

图2是本发明实施例提供的具有故障隔离功能的串联变流模块的模块电路；

图3是本发明实施例提供的具有故障隔离功能的电力电子变压器；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种具有故障隔离功能的串联变流模块，如图1所示，该串联变流模块包括输入端口和输出端口，所述串联变流模块配置为将低频交流输入转换为高频交流输出；所述输入端口为低频交流侧，所述输出端口为高频交流侧；所述输入端口并联第一开关t11，所述输出端口并联第二开关t12；若所述串联变流模块正常工作时，控制所述第一开关t11和所述第二开关t12处于断开状态；若所述串联模块检测到自身故障时，控制所述第一开关t11和所述第二开关t12处于导通状态，隔离故障。

其中，串联变流模块输入端口的输入电压为u11，输出端口的输出电压为u12。其中一实施方式中该第一开关、第二开关为双向开关，其可以为双向晶闸管、双向可控硅、双向机械开关，或者其他具有双向导通或关断的开关，如由两个反向并联的单向晶闸管或单向可控硅构成的双向开关，或由两个反向并联的igbt构成的双向开关。

如图2所示，为本发明实施例提供的具有故障隔离功能的串联变流模块的具体电路结构，包括在输入端口通过电感l11与串联变流模块的整流电路的输入端相连接，所述整流电路包括由开关s11、s12、s13及s14构成的全桥整流电路，所述整流电路的输出端并联一滤波电容c1，而且整流电路的输出端通过一全桥逆变电路相连接，所述全桥逆变电路包括由开关s15、s16、s17及s18，其中该全桥逆变电路的输出端通过电感l12连接所述串联变流模块的输出端口。

本发明另一实施例提供了一种电力电子变压器，如图3所示，包括：高压侧、低压侧、n个上述所述的串联变流模块及隔离变压器，其中串联变流模块为高压ac/ac模块，所述隔离变压器包括n个原边绕组及n个副边绕组，n为大于等于2的正整数；所述电力电子变压器的所述高压侧配置为n个所述串联变流模块的所述输入端口串联连接；所述隔离变压器的所述n个原边绕组分别与n个所述串联变流模块的所述输出端口一一并联连接；所述隔离变压器的所述n个副边绕组串联后耦合连接于所述电力电子变压器的低压侧。

其中，所述低压侧耦合连接低压有源桥，所述低压有源桥的具有一直流输出端，该低压有源桥包括由开关ss1、ss3、ss3及ss4构成的整流电路，其输出端通过并联滤波电容c0输出直流电压vo；

具体地，根据上述电力电子变压器的结构，在该电力电子变压器的所述高压侧中，通过n个所述串联变流模块的所述输入端口串联连接，若高压侧通过串联承受的总电压为vin，则每个所述串联变流模块输入端口的电压u11＝vin/n；若所述低压侧的输出电压为vs，则所述串联变流模块的输出电压其中为所述隔离变压器原边绕组与副边绕组的匝数比。

若其中一个所述串联变流模块出现故障，通过控制所述第一开关和第二开关将所述串联变流模块的输入端口和输出端口短路闭合，此时其余未出现故障的所述串联变流模块输入端口电压为输出端口电压为

与现有技术相比，本发明至少具有下述的有益效果或优点：本发明提供的具有故障隔离功能的串联变流模块及电力电子变压器，在串联变流模块的输入端口和输出端口均并联连接一个开关，用于在串联变流模块检测到自身故障时，将输入端口和输出端口的并联开关导通，使其输入端口和输出端口为短路或旁路状态，以此来隔离串联变流模块的故障，避免故障的进一步扩大或避免由于串联变流模块的故障造影响其他模块电路的工作。另外，基于该变流模块本发明还提出了一种具有故障隔离的电力电子变压器，而该电力电子变压器应用了若干个所述串联变流模块，由于具有每个串联变流模块出现故障时能够自身隔离，避免其故障造成对其他串联变流模块工作的影响，只要输入电压仍然在模块设定的运行范围内，整个系统仍然正常工作。以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。