一种新型结构的电力电子变压器.PDF

第３６卷 第５期 电工 电能新 技 术 Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．５ ２０１７年５月 Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｙ２０１７ 一种新型结构的电力电子变压器 １，２ １，２ ３ １，２ １，２ 王　 轩 ，付永生 ，晋湾湾 ，王蓓蓓 ，燕　 翚 （１． 南瑞集团公司， 国网电力科学研究院，江苏 南京２１１１０６；２． 中电普瑞科技有限公司， 北京 １０２２００；３． 北京交通大学电气工程学院，北京 １０００４４） 摘要：电力电子变压器是一种新型智能电力变压器，在配电网中应用前景广阔。 本文提出了一种 新的模块化电力电子变压器拓扑结构，将双向隔离ＤＣ／ ＤＣ 变换器与模块化多电平变换器子模块 连接在一起，直接得到低压直流输出，并利用四桥臂变换器产生低压交流输出，这种结构方式更利 于模块化设计，减小装置体积。 文中给出了模块化多电平变换器，双向隔离ＤＣ／ ＤＣ 变换器以及四 桥臂变换器的控制方法，最后通过仿真和实验验证了该拓扑的性能。 关键词：电力电子变压器；模块化多电平变换器；子模块；四桥臂变换器 中图分类号：ＴＭ４１　 　 　 　 　 文献标识码：Ａ　 　 　 文章编号：１００３⁃３０７６（２０１７）０５⁃００６７⁃０８ ＤＣ／ ＡＣ变换器，将低压直流电ＬＶＤＣ转换为低压交 １　 引言 流电ＬＶＡＣ。 电力电子变压器（Ｐｏｗｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ， 由于目前电力电子器件的耐压水平有限，输入 ＰＥＴ）是一种由电力电子变换器和高频变压器复合 级的ＡＣ／ ＤＣ变换器一般采用多电平结构。 以三级 而成的变电装置。 不仅可以实现传统铁心油浸式变 结构为基础，最早由Ｒｉｃｋ Ｋｉｅｆｅｒｎｄｏｒｆ 等学者提出的 ［１］ ［４］ 压器变压和隔离的功能 ，而且能够在提高系统稳 Ｈ桥级联多电平结构电子电力变压器 ，解决了 定性、控制潮流、整合各类交直流分布式电源、减小 ＰＥＴ应用于高压大功率场合的问题。 另外，还有其 ［２］ 重量及体积等方面弥足传统变压器的不足 。 他几种多电平拓扑类型。 Ｊｉｈ⁃Ｓｈｅｎｇ Ｌａｉ等学者提出 自美国学者Ｅ． Ｒ． Ｒｏｎａｎ等人提出了一种三级 ［５］ 二极管钳位型电力电子变压器结构 ，电平数越多 机构（输入级、隔离级、输出级）组成的电力电子变 电压谐波越少，但所需的钳位二极管数量庞大，且存 ［３］ 压器后 ，应用于高压大功率场合的电力电子变压 在电容电压不平衡问题。 Ａ． Ｍ． Ｙ． Ｍ． Ｇｈｉａｓ等提 器开始快速发展。 目前的电力电子变压器设计多采 ［６］ 出的飞跨电容型ＰＥＴ ，同样需要大量的钳位电容， 取这种三级结构，如图１所示。 并存在飞跨电容电压不平衡问题。 级联型多电平结 构因为其模块化、拓展性好等优点逐渐被广泛采用。