[发明专利]电力电子变换单元及系统

说明书

本发明实施例提供一种电力电子变换单元及系统，该电力电子变换单元中AC/DC子单元为三电平电路，包括一直流输出端口；第一母线电容子单元和第二母线电容子单元串联连接后并联至AC/DC子单元的直流输出端口；第一DC/DC子单元包括第一半桥DC/AC子模块、第二半桥DC/AC子模块、一第一电容单元和第一变压器，第一半桥DC/AC子模块的直流输入端并联连接至第一母线电容子单元；第二半桥DC/AC子模块的直流输入端并联连接至第二母线电容子单元；第一半桥DC/AC子模块和第二半桥DC/AC子模块分别包括一桥臂中点，第一电容单元将第一半桥DC/AC子模块及第二半桥DC/AC子模块的桥臂中点串联连接至第一变压器的原边绕组。本发明的拓扑结构简单，并且能够降低成本。

技术领域

本发明实施例涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种电力电子变换单元及系统。

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。

图1为现有技术中电力电子变压器系统的结构示意图，如图1所示，现有的电力电子变压器(PowerElectronicTransformer；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。

发明内容

本发明实施例提供一种电力电子变换单元及系统，以解决现有的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，存在结构复杂，成本高的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供一种电力电子变换单元，包括：AC/DC子单元、第一母线电容子单元、第二母线电容子单元和第一DC/DC子单元，其中，

所述AC/DC子单元为一三电平电路，包括一直流输出端口；

所述第一母线电容子单元和所述第二母线电容子单元串联连接后并联至所述AC/DC子单元的所述直流输出端口；

所述第一DC/DC子单元包括第一半桥DC/AC子模块、第二半桥DC/AC子模块、一第一电容单元和第一变压器，所述第一半桥DC/AC子模块的直流输入端并联连接至所述第一母线电容子单元；所述第二半桥DC/AC子模块的直流输入端并联连接至所述第二母线电容子单元；所述第一半桥DC/AC子模块和所述第二半桥DC/AC子模块分别包括一桥臂中点，所述第一电容单元将所述第一半桥DC/AC子模块及所述第二半桥DC/AC子模块的所述桥臂中点串联连接至所述第一变压器的所述原边绕组。