一种配电网电力电子变压器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子领域，具体涉及一种配电网电力电子变压器。
【背景技术】
[0002]近年来，电力电子变换技术发展迅速，其在电力系统中的最新运用一一电力电子变压器(Power Electronic Transformer，PET)，结合了高频变压器，能实现电力系统中的电压变换和能量传递，已得到了国内外学者的火热研宄。PET应用于配电网突出特点在于对交流侧电压幅值和相位的实时控制，可实现变压器原副方电压、电流和功率的灵活调节，故具备解决电力系统中许多新课题的潜力，应用前景广阔。
[0003]然而，配电网电力电子变压器(Distribut1nPower Electronic Transformer,DPET)运行于电网末端，运行环境复杂，高压侧电压不稳定，由故障引起的电压深度跌落和短时断电情况时有发生。在线路中配置具备超级电容(Super Capacitor，SC)储能的电力电子设备，在电源电压跌落时进行电压补偿，是一种广泛使用的措施。现有技术中一般选择在DPET低压直流母线上额外增加SC储能系统，这样虽然能达到补偿效果，但这种方法增加了额外的DC/DC功率变换电路，增加了系统成本，并且使补偿响应速度变慢。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种配电网电力电子变压器，以解决现有技术中在DPET低压直流母线上额外增加SC储能系统而导致的系统成本增加和补偿响应速度变慢的问题。
[0005]为解决上述问题，本实用新型提供了以下方案:
[0006]本实用新型提供了一种配电网电力电子变压器，包括输入级、隔离变换级和输出级，所述输出级上设置有超级电容；
[0007]所述输出级采用电压源型四桥臂逆变拓扑，所述超级电容的正极连接在第四桥臂中点，负极连接直流母线负端。
[0008]其中，所述配电网电力电子变压器通过桥臂功率器件对所述超级电容进行充放电。
[0009]其中，所述输入级采用级联H桥多电平HM拓扑，每个桥臂由数量为η的HM链节模块级联组成，HM链节模块主电路为H桥结构，三个桥臂通过Y型连接组成，将高压工频交流转化数量为3η的悬浮的直流。
[0010]其中，所述隔离变换级各单元采用双主动桥拓扑DAB，总单元数为3η，各DAB —侧与HM链节相连，另一侧并联组成直流母线。
[0011]其中，所述超级电容串联有电感，以减少电流波纹。
[0012]由上述技术方案可知，本实用新型所述的配电网电力电子变压器，利用内部充当中线的第四桥臂同时充当超级电容储能系统的充放电接口，无缝连接超级电容，响应速度快，无需额外增加功率变换电路和控制系统，实现灵活储能。
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是本实用新型一个实施例提供的配电网电力电子变压器的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0016]图1示出了本实用新型一个实施例提供的配电网电力电子变压器的电路结构示意图，本实施例提供的配电网电力电子变压器为一种与超级电容灵活互动的配电网电力电子变压器(Super Capacitor based Distribut1n Power Electronic Transformer，简称SCDPET)。本实施例提供的SCDPET利用DPET内部充当中线的第四桥臂同时充当超级电容储能系统的充放电接口，无缝连接超级电容，无需额外增加功率变换电路和控制系统，实现灵活储能。如图1所示，本实施例提供的SCDPET包括:输入级、隔离变换级和输出级，所述输出级上设置有超级电容，即输出级集成了超级电容储能系统，如图1所示。
[0017]所述输出级采用电压源型四桥臂逆变拓扑，所述超级电容的正极连接在第四桥臂中点，负极连接直流母线负端。
[0018]其中，所述配电网电力电子变压器通过桥臂功率器件对所述超级电容进行充放电。
[0019]其中，所述输入级采用级联H桥多电平(Cascade H-bridge Mult1-level,CHM)拓扑，每个桥臂由数量为η的HM链节模块级联组成，HM链节模块主电路为H桥结构，3个桥臂通过Y型连接组成，将高压工频交流转化数量为3η的悬浮的直流，级联多电平结构使得输入级功率器件能以较小的电压应力和开关频率的应用于高压大功率。
[0020]其中，所述隔离变换级各单元采用双主动桥拓扑(Dual Active Bridge，DAB)，控制能量双向流动；总单元数为3n，各DAB —侧与HM链节相连，另一侧并联组成直流母线。
[0021]在本实用新型一个优选实施例中，所述超级电容串联有电感，串联电感L减小电流纹波。
[0022]所述输出级采用电压源型四桥臂逆变(4-leg Voltage Source Inverter，VSI)拓扑，可直接对中线电流进行控制，并且具有控制灵活、无需大的直流链接电容和直流电压利用率高的优点，适合于配电网应用。超级电容的正级连接第四桥臂中点，负极连接直流母线负端(可选地，串联电感L减小电流纹波)，通过控制桥臂功率器件对超级电容进行充放电，实现与超级电容与直流母线能量互动。
[0023]本实用新型实施例提供的S⑶PET，利用内部充当中线的第四桥臂同时充当超级电容储能系统的充放电接口，无缝连接超级电容，响应速度快，无需额外增加功率变换电路和控制系统，实现灵活储能。本实用新型实施例提供的配电网电力电子变压器不影响第四桥臂对中线电流的控制，具备短时不间断供电能力，并具备超高的功率波动承受能力，能实现负荷剧增下的稳定运行。
[0024]本实施例提供的配电网电力电子变压器(即SCDPET)，利用第四桥臂同时充当超级电容储能系统的充放电接口，无需额外增加功率变换电路和控制系统，降低了系统成本。
[0025]本实施例提供的配电网电力电子变压器，无缝连接超级电容，响应速度快，实现了灵活储能。
[0026]以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种配电网电力电子变压器，其特征在于，包括输入级、隔离变换级和输出级，所述输出级上设置有超级电容； 所述输出级采用电压源型四桥臂逆变拓扑，所述超级电容的正极连接在第四桥臂中点，负极连接直流母线负端。2.根据权利要求1所述的配电网电力电子变压器，其特征在于，所述配电网电力电子变压器通过桥臂功率器件对所述超级电容进行充放电。3.根据权利要求1所述的配电网电力电子变压器，其特征在于，所述输入级采用级联H桥多电平HM拓扑，每个桥臂由数量为η的HM链节模块级联组成，HM链节模块主电路为H桥结构，三个桥臂通过Y型连接组成，将高压工频交流转化数量为3η的悬浮的直流。4.根据权利要求3所述的配电网电力电子变压器，其特征在于，所述隔离变换级各单元采用双主动桥拓扑DAB，总单元数为3η，各DAB —侧与HM链节相连，另一侧并联组成直流母线。5.根据权利要求1-4任一所述的配电网电力电子变压器，其特征在于，所述超级电容串联有电感，以减少电流波纹。
【专利摘要】本实用新型提供了一种配电网电力电子变压器，所述配电网电力电子变压器包括输入级、隔离变换级和输出级，所述输出级上设置有超级电容；所述输出级采用电压源型四桥臂逆变拓扑，所述超级电容的正极连接在第四桥臂中点，负极连接直流母线负端。本实用新型所述的配电网电力电子变压器利用内部充当中线的第四桥臂同时充当超级电容储能系统的充放电接口，无缝连接超级电容，响应速度快，无需额外增加功率变换电路和控制系统，实现灵活储能。
【IPC分类】H02M7/5387, H02M5/458, H02M7/219
【公开号】CN204707045
【申请号】CN201520257917
【发明人】涂春鸣, 兰征, 帅智康, 葛俊, 刘程辉, 孟阳, 熊诵辉
【申请人】湖南大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年4月27日