[发明专利]电力电子变换单元及系统

说明书

本公开是关于一种电力电子变换单元及系统，该电力电子变换单元包括：两个AC/DC子单元，所述两个AC/DC子单元的交流端口串联并构成一第一端口；两个半桥子单元，所述两个半桥子单元的直流端口分别连接至所述两个AC/DC子单元的直流端口；一个变压器，所述变压器的原边绕组的两端分别连接至所述两个半桥子单元的桥臂中点。本公开能够减少电力电子变换单元的数量以及单元中需要的器件数量，使拓扑结构更加简单，并且能够降低成本。

技术领域

本公开涉及电力电子技术领域，具体而言，涉及一种电力电子变换单元及电力电子变换系统。

背景技术

随着分布式新能源发电技术的进步和直流用电设备的日益增多，低压直流配电的需求日益上升。传统的方案通常采用工频变压器先将中压交流电(MVAC)转换成低压交流电，再用AC/DC变换器将低压交流电转换成低压直流电(LVDC)。电力电子变压器(PET)是一种采用高频隔离电路实现中压交流到低压直流的功率变换装置，相比于传统的基于工频变压器的方案，具有更高的功率密度和效率。

现有的电力电子变压器(PET)大部分采用如图1所示的结构，前级采用级联的AC/DC变换器，将输入的中压交流转换成多个中间直流，通常称为CHB结构；后级DC/DC变换器将中间直流转换为低压直流，并进行高频隔离，低压直流输出端并联连接。每一对AC/DC变换器和DC/DC变换器构成了一个模块化的电力电子变换单元，为了匹配MVAC较高的电压等级，PET通常需要数目较多的单元进行交流侧串联连接，如果级联的单元数目过多，将造成系统复杂度以及成本增加。级联数目的多少取决于每个单元的交流输入电压等级，而电力电子变换单元的交流输入电压等级又取决于单元的拓扑结构及所采用的功率半导体器件。

然而，现有的PET单元结构难以在器件耐受电压能力和单元数量之间达到较好的平衡，普遍存在结构复杂，成本高的问题。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

本公开的目的在于提供一种电力电子变换单元及电力电子变换系统，进而至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或者多个问题。

根据本公开的一个方面，提供了一种电力电子变换单元，包括：

两个AC/DC子单元，所述两个AC/DC子单元的交流端口串联连接并构成一第一端口；

两个半桥子单元，所述两个半桥子单元的直流端口分别连接至所述两个AC/DC子单元的直流端口；

一个变压器，所述变压器的原边绕组的两端分别连接至所述两个半桥子单元的桥臂中点。

在本公开的一种示例性实施例中，所述电力电子变换单元还包括含电容和/或电感的第一无源网络，所述第一无源网络将所述两个半桥子单元的所述桥臂中点串联连接至所述变压器的所述原边绕组。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第一无源网络是串联谐振网络或并联谐振网络。

在本公开的一种示例性实施例中，所述两个AC/DC子单元及所述两个半桥子单元均为双向变换电路。

在本公开的一种示例性实施例中，所述AC/DC子单元是全桥电路或半桥电路。

在本公开的一种示例性实施例中，所述电力电子变换单元还包括副边侧AC/DC变换单元，所述副边AC/DC变换单元的交流端口连接至所述变压器的所述副边绕组。

在本公开的一种示例性实施例中，所述电力电子变换单元还包括含电容和/或电感的第二无源网络，所述副边侧AC/DC变换单元通过所述第二无源网络连接至所述变压器的副边绕组。

在本公开的一种示例性实施例中，所述第二无源网络是串联谐振网络或并联谐振网络。