一种交直流变换器及系统的制作方法

本发明涉及电力电子，具体涉及一种交直流变换器及系统。

背景技术：

1、目前，典型的电力电子变压器拓扑如图1所示，为了实现交直流变换，此拓扑包含四个单元，即工频换流桥、高频h桥、高频变压器、高频h桥。受调制约束，中间直流母线电压需高于网侧电压，工频换流桥输出的电压等级较高，导致第二单元所需的h桥与第三单元中变压器的数量较多，增加了电力电子变压器的设计及接线难度，占地面积大，设备造价高。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于解决整流装置体积大、结构复杂的问题，从而提供一种交直流变换器及系统。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种交直流变换器，包括：交交变换器、隔离变压器及整流器，其中，交交变换器，其第一交流侧输入交流电，其第二交流侧与隔离变压器的原边连接，用于将交流电进行幅值和/或频率变换；整流器，其交流侧与隔离变压器的副边连接，其直流侧输出直流电压，用于将交流电转换为相同或不同电压等级的直流电。

4、本发明提供的交直流变换器，仅需一个高频隔离变压器实现电气隔离和能量传输，既简化了高频隔离变压器的设计难度，也简化了交直流变换器的结构，提升交直流变换器的功率密度，减少占地与成本，方便绝缘和散热。

5、在一种可选的实施方式中，交交变换器包括：降压整流单元、支撑电容及高频逆变单元，其中，降压整流单元，其交流侧与三相交流电路连接，其直流侧与高频逆变单元的直流侧连接；高频逆变单元，其交流侧与隔离变压器的原边连接；支撑电容，其与降压整流单元的直流侧并联连接。

6、本发明提供的交直流变换器，降压整流单元及高频逆变单元依次对输入的三相交流电进行整流变频，转换为输出电压有效值可控的交流电，其中，支撑电容的电压既可低于三相交流电压，又可高于三相交流电压，不受交流电压约束，可适配多种交流电压等级接入。

7、在一种可选的实施方式中，降压整流单元为：三相桥式结构，其中，每两个桥臂串联连接构成一相；每个桥臂均由多个全桥整流电路串联连接后与第一电感串联连接构成。

8、本发明提供的交直流变换器，第一电感用于滤除电路电流中的谐波及抑制环流。

9、在一种可选的实施方式中，高频逆变单元为：单相桥式结构，其中，每两个桥臂串联连接构成一相；每个桥臂均由多个半桥整流电路串联连接后与第二电感串联连接构成。

10、在一种可选的实施方式中，整流器包括：单相全桥电路和/或桥式整流电路，其中，单相全桥电路，其交流侧与隔离变压器的副边连接，其直流侧输出直流电压；桥式整流电路，其交流侧与隔离变压器的副边连接，其直流侧输出直流电压；当整流器由单相全桥电路及桥式整流电路构成时，桥式整流电路的直流侧与单相全桥电路的直流侧串联或并联连接。

11、本发明提供的交直流变换器，当整流器采用单相全桥电路时，交直流变换器可以输出较高的直流电压；当整流器采用桥式整流电路时，交直流变换器可以输出较低的直流电压。

12、在一种可选的实施方式中，单相全桥电路的每相均由两个桥臂串联连接构成一相；每个桥臂均由多个半桥整流电路串联连接后与第三电感串联连接构成。

13、在一种可选的实施方式中，桥式整流电路为全桥整流结构。

14、在一种可选的实施方式中，当需要输出大于或等于预设电压等级的直流电压时，通过调节隔离变压器的匝数、支撑电容的电压、高频逆变单元与整流器的调制波的相角差中的任意一个或多个，控制输出电压大于或等于预设电压。

15、本发明提供的交直流变换器，通过协同优化变压器匝数比、支撑电容电压、以及高频逆变单元与整流器的调制波的相角差，可以满足不同电压等级输出要求，提升交直流变换器的变换效率，实现功率的双向流动。

16、在一种可选的实施方式中，通过调节降压整流单元中三相桥式结构的共模电压，灵活调节支撑电容电压。

17、本发明提供的交直流变换器，通过调节降压整流单元中三相桥式结构的共模电压，使支撑电容两端的电压既可低于三相交流电压，又可高于三相交流电压，不受交流电压约束，可适配多种电压等级接入。

18、第二方面，本发明提供一种交直流变换系统，包括：多个第一方面提供的交直流变换器，其中，每个交直流变换器的供电端串联或并联连接。

19、本发明提供的交直流变换系统，可以将多个交直流变换器通过并联或串联组合成交直流变换系统，方便输出更多电压等级的直流电，使交直流变换过程更加灵活。

技术特征：

1.一种交直流变换器，其特征在于，包括：交交变换器、隔离变压器及整流器，其中，

2.根据权利要求1所述的交直流变换器，其特征在于，所述交交变换器包括：降压整流单元、支撑电容及高频逆变单元，其中，

3.根据权利要求2所述的交直流变换器，其特征在于，所述降压整流单元为：三相桥式结构，其中，

4.根据权利要求2所述的交直流变换器，其特征在于，所述高频逆变单元为：单相桥式结构，其中，

5.根据权利要求1所述的交直流变换器，其特征在于，所述整流器包括：单相全桥电路和/或桥式整流电路，其中，

6.根据权利要求5所述的交直流变换器，其特征在于，

7.根据权利要求5所述的交直流变换器，其特征在于，

8.根据权利要求2所述的交直流变换器，其特征在于，

9.根据权利要求2所述的交直流变换器，其特征在于，通过调节所述降压整流单元中三相桥式结构的共模电压，灵活调节所述支撑电容电压。

10.一种交直流变换系统，其特征在于，包括：多个权利要求1至8任一项所述的交直流变换器，其中，

技术总结
本发明涉及电力电子技术领域，公开了一种交直流变换器及系统，交直流变换器包括：交交变换器、隔离变压器及整流器，其中，交交变换器，其第一交流侧输入交流电，其第二交流侧与隔离变压器的原边连接，用于将交流电进行幅值和/或频率变换；整流器，其交流侧与隔离变压器的副边连接，其直流侧输出直流电压，用于将交流电转换为相同或不同电压等级的直流电。本发明仅用一个变压器实现电气隔离与能量交换，大幅度简化了高频隔离变压器的设计难度，有利于减小变压器体积，提升交直流变换器的功率密度，也简化了交直流变换器的结构，方便变压器绝缘和散热，减少占地与成本。

技术研发人员：原亚雷,戴凤娇,王翔,慕小斌,李卫国,谷伟明,乔光尧,关程程
受保护的技术使用者：国网智能电网研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16