一种新能源变压器电路的制作方法

1.本实用新型属于新能源接入变压器技术领域，尤其涉及一种新能源变压器电路。


背景技术：

2.能源互联网作为新能源技术与信息技术深度融合的新一代能源系统，是解决我国能源危机，促进能源结构转型的一种新的能源利用体系。而能实现电压变换、电气隔离、功率调节、储能及可再生能源接口等多种功能的电力电子变压器正逐步成为能源互联网中的关键设备，其相关理论和关键技术一度成为了当前电力电子领域的研究热点。
3.以光伏新能源发电系统为例，目前应用较为广泛的两种接入方式为：三相逆变器和背靠背单相变流器。但是，无论是三相逆变器接入方案，还是背靠背单相变流器接入方案，针对的都是传统的、有电分相的非贯通式供电系统，针对贯通式供电系统的新能源接入方案目前尚未得到关注；同时，两种方案都需要配置大容量变压器，体积、质量较大，占地面积较广，造价更高，且还会产生大额的检修和维护成本；此外，由于仅采用变压器实现并网，难以做到输出电压与原供电电压频率、相位完全一致，产生安全隐患。


技术实现要素：

4.针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种新能源变压器电路解决了上述电力电子变压器的问题。
5.本实用新型提供一种新能源变压器电路，包括逆变器dc/ac、整流器 ac/dc、变压器、转换模块、直流变换器模块和新能源发电模块；
6.所述逆变器dc/ac的一端连接用电负载，且其另一端与整流器ac/dc的一端连接；所述整流器ac/dc的另一端与变压器的副边连接；所述变压器的原边与转换模块的一端连接；所述转换模块的另一端通过第二直流母线与直流变换器模块的一端连接；所述直流变换器模块的另一端通过第一直流母线与新能源发电模块连接。
7.进一步地，所述转换模块采用三相级联逆变器；
8.所述三相级联逆变器的a相、b相和c相均分别包括n个依次级联的整流器；
9.各所述整流器的输出端经并联后作为转换模块的另一端，并通过第二直流母线与直流变换器模块的一端连接；所述a相、b相和c相各相中的第i个整流器的正输入端pi与第i-1个整流器的负输入端n
i-1
连接，所述第i个整流器的负输入端ni与第i+1个整流器的正输入端p
i+1
连接，当i＝1时，所述a相、b 相和c相各相中的第1个整流器的正输入端p1经并联后作为转换模块的一端与变压器的原边连接，当i＝n时，所述a相、b相和c相各相中的第n个整流器的负输入端nn接地，其中，i＝1,2,3
…
n，n表示整流器的总数。
10.进一步地，所述直流变换器模块包括m个依次连接的boost子模块；
11.所述第j个boost子模块包括电感lj、二极管dj、绝缘栅双极型晶体管tj和电容cj；所述电感lj的一端与第一直流母线的正极线连接，且其另一端分别与二极管dj的正极和绝缘栅双极型晶体管tj的集电极连接；所述二极管dj的负极分别与电容cj的一端、电容c
j-1
的
另一端、绝缘栅双极型晶体管t
j-1
的发射极和第一直流母线的负极线连接；所述绝缘栅双极型晶体管tj的发射极分别与电容cj的另一端、第一直流母线的负极线、二极管d
j+1
的负极和电容c
j+1
的一端连接；所述绝缘栅双极型晶体管tj的栅极外接pwm控制信号；当j＝1时，所述电感l1的一端与第一直流母线的正极线连接，且其另一端分别与二极管d1的正极和绝缘栅双极型晶体管t1的集电极连接；所述二极管d1的负极分别与电容c1的一端和第二直流母线的正极线连接；所述电容c1的另一端分别与第一直流母线的负极线、绝缘栅双极型晶体管t1的发射极、二极管d2的负极和电容 c2的一端连接，当j＝m时，所述电感lm的一端与第一直流母线的正极线连接，且其另一端分别与二极管dm的正极和绝缘栅双极型晶体管tm的集电极连接；所述二极管dm的负极分别与电容cm的一端、第一直流母线的负极线、绝缘栅双极型晶体管t
m-1
的发射极和电容c
m-1
的另一端连接；所述电容cm的另一端分别与绝缘栅双极型晶体管tm的发射极、第一直流母线的负极线和第二直流母线的负极线连接，其中，j＝1,2,3
…
m，m为直流变换器模块中boost子模块的总数。
12.进一步地，所述新能源发电子系统包括直流变换子模块和新能源发电装置；
13.所述直流变换子模块的一端与第一直流母线连接，且其另一端与新能源发电装置连接。
14.进一步地，所述直流变换子模块包括电感l、二极管d、电容c和绝缘栅双极型晶体管t；
15.所述电感l的一端与新能源发电装置的正极端连接，且所述电感的另一端分别与二极管d的正极和绝缘栅双极型晶体管t的集电极连接；所述二极管d 的负极分别与电容c的一端和第一直流母线正极线连接；所述电容c的另一端分别与绝缘栅双极型晶体管t的发射极、新能源发电装置的负极端和第一直流母线的负极线连接；所述绝缘栅双极型晶体管t的栅极外接pwm控制信号。
16.本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的新能源变压器电路，通过转换模块省去了变压器的维护及检修成本，降低变电系统的体积和重量，通过采用可以控制输出电压频率、幅值和相位的转换模块与变压器原边的直接相连，降低新能源发电系统并网难度，且本方案对新能源发电系统产生的电能变换级数少、结构与控制简单，能量利用率较高。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例中新能源变压器电路的结构示意图。
18.图2为本实用新型实施例中转换模块的结构示意图。
19.图3为本实用新型实施例中新能源发电子系统的结构示意图。
具体实施方式
20.下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
21.如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，本实用新型提出一种新能源变压器电路，包括逆变器dc/ac、整流器ac/dc、变压器、转换模块、直流变换器模块和新能源发电模
块；
22.所述逆变器dc/ac的一端连接用电负载，且其另一端与整流器ac/dc的一端连接；所述整流器ac/dc的另一端与变压器的副边连接；所述变压器的原边与转换模块的一端连接；所述转换模块的另一端通过第二直流母线与直流变换器模块的一端连接；所述直流变换器模块的另一端通过第一直流母线与新能源发电模块连接；
23.所述转换模块采用三相级联逆变器；
24.所述三相级联逆变器的a相、b相和c相均分别包括n个依次级联的整流器；
25.各所述整流器的输出端经并联后作为转换模块的另一端，并通过第二直流母线与直流变换器模块的一端连接；所述a相、b相和c相各相中的第i个整流器的正输入端pi与第i-1个整流器的负输入端n
i-1
连接，所述第i个整流器的负输入端ni与第i+1个整流器的正输入端p
i+1
连接，当i＝1时，所述a相、b 相和c相各相中的第1个整流器的正输入端p1经并联后作为转换模块的一端与变压器的原边连接，当i＝n时，所述a相、b相和c相各相中的第n个整流器的负输入端nn接地，其中，i＝1,2,3
…
n，n表示整流器的总数；
26.如图2所示，所述直流变换器模块包括m个依次连接的boost子模块；
27.所述第j个boost子模块包括电感lj、二极管dj、绝缘栅双极型晶体管tj和电容cj；所述电感lj的一端与第一直流母线的正极线连接，且其另一端分别与二极管dj的正极和绝缘栅双极型晶体管tj的集电极连接；所述二极管dj的负极分别与电容cj的一端、电容c
j-1
的另一端、绝缘栅双极型晶体管t
j-1
的发射极和第一直流母线的负极线连接；所述绝缘栅双极型晶体管tj的发射极分别与电容cj的另一端、第一直流母线的负极线、二极管d
j+1
的负极和电容c
j+1
的一端连接；所述绝缘栅双极型晶体管tj的栅极外接pwm控制信号；当j＝1时，所述电感l1的一端与第一直流母线的正极线连接，且其另一端分别与二极管d1的正极和绝缘栅双极型晶体管t1的集电极连接；所述二极管d1的负极分别与电容c1的一端和第二直流母线的正极线连接；所述电容c1的另一端分别与第一直流母线的负极线、绝缘栅双极型晶体管t1的发射极、二极管d2的负极和电容 c2的一端连接，当j＝m时，所述电感lm的一端与第一直流母线的正极线连接，且其另一端分别与二极管dm的正极和绝缘栅双极型晶体管tm的集电极连接；所述二极管dm的负极分别与电容cm的一端、第一直流母线的负极线、绝缘栅双极型晶体管t
m-1
的发射极和电容c
m-1
的另一端连接；所述电容cm的另一端分别与绝缘栅双极型晶体管tm的发射极、第一直流母线的负极线和第二直流母线的负极线连接，其中，j＝1,2,3
…
m，m为直流变换器模块中boost子模块的总数；
28.如图3所示，所述新能源发电子系统包括直流变换子模块和新能源发电装置；
29.所述直流变换子模块的一端与第一直流母线连接，且其另一端与新能源发电装置连接；所述新能源发电装置为光伏发电装置或风机发电装置中的一种及以上；
30.所述直流变换子模块包括电感l、二极管d、电容c和绝缘栅双极型晶体管t；
31.所述电感l的一端与新能源发电装置的正极端连接，且所述电感的另一端分别与二极管d的正极和绝缘栅双极型晶体管t的集电极连接；所述二极管d 的负极分别与电容c的一端和第一直流母线正极线连接；所述电容c的另一端分别与绝缘栅双极型晶体管t的发射极、新能源发电装置的负极端和第一直流母线的负极线连接；所述绝缘栅双极型晶体管t的栅极外接pwm控制信号。所述电感l的一端与新能源发电装置的正极端连接，且所述电感的另一端分别与二极管d的正极和绝缘栅双极型晶体管t的集电极连接；所述二极管d的负
极分别与电容c的一端和第一直流母线正极线连接；所述电容c的另一端分别与绝缘栅双极型晶体管t的发射极、新能源发电装置的负极端和第一直流母线的负极线连接；所述绝缘栅双极型晶体管t的栅极外接pwm控制信号。
32.本实用新型的工作原理为：将新能源发电装置产生的电能输入直流变换子模块，利用最大功率点跟踪技术输出直流电压作为直流变换子模块的输入电压，并通过第一直流母线输入直流变换模块；所述直流变换模块是一种升压变换器，负责将直流变换模块输出的直流电压抬升至一定等级接入第二直流母线，所述转换模块采用的三相级联变换器能够将新能源发电模块产生的直流电变为交流电，并传输至变压器降压，再依次经变压器、整流器ac/dc和逆变器dc/ac 传输至负载；所述三相级联逆变器设置的整流器根据负载所需的交流电进行适配，通过转换模块对新能源发电模块产生的直流电变换为交流电并升压，提供能匹配供电电压实现并网的正常工作的交流电压量，能够实现与供电电压并网输电，也能够根据负载所需电压利用转换模块实现新能源供电调节。