一种新型结构的电力电子变压器!.pdfVIP

第36卷第5期 电工电能新技术 V01．36，No．5 2017年5月 Advanced ofElectrical and Mav2017 Technology EngineeringEnergy 一种新型结构的电力电子变压器 王 轩1’2，付永生1’2，晋湾湾3，王蓓蓓1’2，燕翠1’2 (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。 Electronic 电力电子变压器(Power Transfofiner，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RickKieferndorf等学者提出的 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’4。，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 重量及体积等方面弥足传统变压器的不足旧-。 Lai等学者提出 他几种多电平拓扑类型。Jih．Sheng 自美国学者E．R．Ronan等人提出了一种三级二极管钳位型电力电子变压器结构3，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 压器后旧。，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 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。 Haibin Zhu等提出基于模块化多电平变换器 i…一堑螋．．．j (MMC)结构的电力电子变压器¨1，其具有公共直流 i～一坠堡…一l!…燮…j 母线、结构清晰、模块化、比H桥级联结构节省IG— 图1 电力电子变压器三级结构 BT等独特优势，得到了越来越多的关注¨1。但是， Powerelectronictra