[发明专利]基于高频链技术的隔离型模块化多电平变换器

说明书

本发明公开了一种基于高频链技术的隔离型模块化多电平变换器，变换器为三相系统结构，包括单级式高频隔离型子模块；还包括三个并联在高压直流端口P_H、N_H之间的相单元，每个相单元由上、下两个桥臂组成，三个相单元的上、下桥臂的电联接点N₁、N₂、N₃引出线串联滤波电感后为高压交流端口a、b、c，每个桥臂由n个新型单级式高频隔离型子模块和一个桥臂电抗器L_m组成；单级式高频隔离型子模块包括前级部分、高频变压器部分和后级部分，前级部分的交流侧连接高频变压器的原边。本发明将高频链技术与模块化多电平技术相结合，从而使得各模块高压侧不再需要电容支撑及均压控制，同时也克服了传统单级式变换器二次侧换流、电压尖峰等问题。

技术领域

本发明涉及隔离型模块化多电平功率变换技术领域，具体涉及一种基于高频链技术的隔离型模块化多电平变换器。

背景技术

隔离型中高压交直流混合变换技术将在未来新能源交直流混合智能电网、大功率电机驱动与舰船电力驱动等领域起到重要作用。目前广泛采用级联H桥型、模块化多电平变换器(MMC)型拓扑结构均属于两级式功率变换系统，存在问题是各模块独立直流侧需要大量稳压电容来缓冲单相系统二次功率波动，使得装置体积大、功率密度低、成本高昂；同时各模块间存在电压不均衡，需要复杂电压平衡控制，降低了系统可靠性。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于高频链技术的隔离型模块化多电平变换器，将高频链技术与模块化多电平技术相结合，从而使得各模块高压侧不再需要电容支撑及均压控制，同时也克服了传统单级式变换器二次侧换流、电压尖峰等问题，具有高压交流、高压直流及低压直流三个基本端口。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

基于高频链技术的隔离型模块化多电平变换器，所述变换器为三相系统结构，包括单级式高频隔离型子模块；

还包括三个并联在高压直流端口P_H、N_H之间的相单元，每个相单元由上、下两个桥臂组成，三个相单元的上、下桥臂的电联接点N₁、N₂、N₃引出线串联滤波电感后为高压交流端口a、b、c，每个桥臂由n个新型单级式高频隔离型子模块和一个桥臂电抗器L_m组成；

所述单级式高频隔离型子模块包括前级部分、高频变压器部分和后级部分，前级部分的交流侧连接高频变压器的原边，后级部分的交流侧连接高频变压器的副边，每个单级式高频隔离型子模块的前级部分的正、负极端口分别并联作为公共低压直流端口P_L、N_L，后级部分的端口串联构成高压直流侧端口P_H、N_H；

三个相单元上桥臂的正极端P_Ha、P_Hb、P_Hc相连作为该变换器的高压直流端口的正极P_H，三个相单元2下桥臂的负极端N_Ha、N_Hb、N_Hc相连作为该变换器的高压直流端口的负极N_H，两极共同构成了本拓扑结构的高压直流端口P_H、N_H。

进一步地，所述单级式高频隔离型子模块的前级部分包括低压侧直流电容C_dcL和由四个带有反并联二极管的主动开关(如IGBT等)组成的主动H桥；后级部分包括电压钳位电路7和由四个带有反并联二极管的主动开关(如IGBT等)组成的主动H桥。