一种降低级联H桥导通损耗的装置和方法与流程

本发明涉及电力电子变压器，具体地说是一种降低级联h桥导通损耗的装置和方法。

背景技术：

1、随着新能源领域的发展，新能源汽车高压直流充电、光伏发电并网等领域的发展提出了对10kv交流电转750v～1kv直流的设备的需求。其中级联h桥（chb）由多个串联的模组构成，可以将高压交流电转换为直流电输出，10kv三相交流电网每相连接一个级联h桥，即可实现10kv交流转直流的功能，同时采用模块化设计，具有功率因数高，对电网的谐波影响小的优势。

2、chb将10kv交流电网，通过串联的h桥全桥模块整流成直流电，再通过dc/dc变换器实现多模组之间并联输出，通过控制每一相的电压来实现对网侧电流的控制，这种方式在10kv转直流的过程中，无论模组接入还是被短路，每个h桥全桥均通过两个igbt器件，例如如果系统每一相存在12个模组，则每相电流始终流过24个igbt，这就造成了大量的的损耗。

3、如图1所示，当单个模组pn之间输出vin时，电流流过q1、q4两个igbt；输出0时，电流流过q1、q3或q2、q4；输出-vin时，电流流过q2、q3，可以看到无论何时，电流始终流过每个模组的两个igbt，当模组数比较多时，会带来较大的导通损耗。

4、因此，需要设计一种降低级联h桥导通损耗的装置和方法，将h桥全桥更换为半桥，在chb之前加入由晶闸管整流h级，降低chb每个模组接入的igbt的数量来降低导通损耗，系统的总损耗相应的减少。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术的不足，提供了一种降低级联h桥导通损耗的装置和方法，将h桥全桥更换为半桥，在chb之前加入由晶闸管整流h级，降低chb每个模组接入的igbt的数量来降低导通损耗，系统的总损耗相应的减少。

2、为了达到上述目的，本发明提供一种降低级联h桥导通损耗的装置和方法，包括abc三相系统，装置一侧与10kv交流电网连接，装置另一侧与1kv直流电连接，三相系统每相包括电感、前级整流桥和多个前级串联后级并联的模组，前级整流桥由两个晶闸管构成的h桥反向并联构成，每个模组由半桥和双向dc/dc隔离电源构成，半桥部分同一相输入串联，双向dc/dc隔离电源输出并联。

3、晶闸管耐压不够时可以串联多个晶闸管。

4、一种降低级联h桥导通损耗的方法，通过前级整流桥将10kv电压整流为脉动直流，通过半桥拟合这一均为正值的波形并相差一定相位，从10kv电网对直流侧供电，称为正向工作，此时相位滞后，也可以从直流侧对10kv电网供电称为反向工作，此时相位超前。

5、前级整流桥由两个反向并联的晶闸管h桥构成，正向工作时电流流过正向晶闸管h桥，晶闸管可以在电网电压电流过零点时开关，也可以始终开启，反向工作时电流流过反向晶闸管h桥，晶闸管在电网电压电流过零点时开关。

6、每一个模组均由igbt半桥和双向dc/dc电源构成，半桥部分为串联，半桥后接双向dc/dc电源，双向dc/dc电源并联在一起。

7、本发明同现有技术相比，将h桥全桥更换为半桥，在chb之前加入由晶闸管整流h级，此时系统始终流过2个晶闸管和12个igbt，减少了一半的igbt导通损耗，增加了晶闸管损耗，由于2个晶闸管的导通压降远低于12个igbt的压降，系统的总损耗相应的减少。

技术特征：

1.一种降低级联h桥导通损耗的装置，其特征在于，包括abc三相系统，所述装置一侧与10kv交流电网连接，所述装置另一侧与1kv直流电连接，所述三相系统每相包括电感、前级整流桥和多个前级串联后级并联的模组，所述前级整流桥由两个由晶闸管构成的h桥反向并联构成，所述每个模组由半桥和双向dc/dc隔离电源构成，所述半桥部分同一相输入串联，所述双向dc/dc隔离电源输出并联。

2.根据权利要求1所述的降低级联h桥导通损耗的装置，其特征在于，所述晶闸管耐压不够时可以串联多个晶闸管。

3.一种根据权利要求1所述装置的使用方法，其特征在于，通过所述前级整流桥将10kv电压整流为脉动直流，通过所述半桥拟合这一均为正值的波形并相差一定相位，从10kv电网对直流侧供电，称为正向工作，此时相位滞后，也可以从直流侧对10kv电网供电称为反向工作，此时相位超前。

4.根据权利要求3所述的装置的使用方法，其特征在于，所述前级整流桥由两个反向并联的晶闸管h桥构成，正向工作时电流流过正向晶闸管h桥，晶闸管可以在电网电压电流过零点时开关，也可以始终开启，反向工作时电流流过反向晶闸管h桥，晶闸管在电网电压电流过零点时开关。

5.根据权利要求3所述的装置的使用方法，其特征在于，所述每一个模组均由igbt半桥和双向dc/dc电源构成，所述半桥部分为串联，所述半桥后接双向dc/dc电源，所述双向dc/dc电源并联在一起。

技术总结
本发明涉及电力电子变压器技术领域，具体地说是一种降低级联H桥导通损耗的装置和方法，包括ABC三相系统，装置一侧与10KV交流电网连接，装置另一侧与1KV直流电连接，三相系统每相包括电感、前级整流桥和多个前级串联后级并联的模组，前级整流桥由两个晶闸管构成的H桥反向并联构成，每个模组由半桥和双向DC/DC隔离电源构成，半桥部分同一相输入串联，双向DC/DC隔离电源输出并联，本发明将H桥全桥更换为半桥，在CHB之前加入由晶闸管整流H级，减少了一半的IGBT导通损耗，增加了晶闸管损耗，系统的总损耗相应的减少。

技术研发人员：王松,王建华,闫政府,李文斌,刘锦绣,王泓臻,谭文慧,郑泽鹏,刘豪
受保护的技术使用者：青岛鼎信通讯股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13