[发明专利]一种隔离变流装置

说明书

本发明公开了一种隔离变流装置，其包括交流电源输入及一个输入端串联连接电感，多个输入电容组，多个高压逆变模块，一个或多个变压器，一个低压整流模块。本发明的隔离变流装置可直接接入高压交流电，可实现电能双向流动，将电能在高压交流电与低压交流电或低压直流电之间任意转换，电路结构简单，变换级数少，可使用多绕组高频变压器，成本低，可靠性高，体积小，效率高。

技术领域

本发明涉及一用于电网供电系统的一种隔离变流装置，属于电力电子领域。

背景技术

随着人们生活水平的提高和家用电器的普及，别是住宅用户的用电量逐年大幅增长，然而厂矿单位、住宅小区、商店等配电线路更新改造速度相对滞后，导致线路末端电压远低于允许范围，同时电压波动很大，电网普遍频繁出现过负荷现象，洗衣机、空调器、电视机等非照明负荷难以正常工作，并对电器设备造成巨大危害。同时，传统供电系统采用的工频变压器用量巨大，消耗了大量的铜、铁等金属，并使用大量绝缘油等材料，造成严重环境污染。

随着电力电子技术的不断发展，用基于电力电子技术的隔离变流技术取代传统变压器，也称为电力电子变压器，并改进传统供电方式变成可行。用电力电子技术取代传统变压器后，可大幅度减少金属材料资源的消耗，降低变压器自耗电，就地稳定供电电压，实现高压入户方式供电，大幅度减少低压电缆的用量，降低配网建设成本，降低线路网损。

中国专利CN105932883A公开了一种基于能量注入式直接AC-AC变换器的电力电子变压器，其可实现能量的单级变换双向传输、拓扑结构简单、转换效率高、体积小、成本低。然而由于其半导体器件需承受输入电压，致使其只能用于电网电压较低的场合，而目前国内外供电配网系统主干线普遍采用6kv，10kv，35kv，以目前半导体器件水平，还难以满足要求。

中国专利CN105897004A公开了一种多电平直流母线自平衡的电力电子变压器拓扑结构，其采用多电平中点钳位技术，可实现高压输入，不需要直流母线电容的电压反馈进行电容电压均衡，整流侧的控制算法大大简化。然而该电路结构复杂，为4级变换，成本高，自身损耗大，难以广泛推广应用。

中国专利CN105680488A公开了一种应用于交直流混合配电网的MMC型多端口电力电子变压器，采用MMC级联方式，可直接高压输入。然而该电路同样是结构复杂，为4级变换，成本高，自身损耗大，难以广泛推广应用。

发明内容

本发明的目的是设计一种隔离变流装置，其可直接接入高压交流电，可实现电能双向流动，将电能在高压交流电与低压交流电或低压直流电之间任意转换，具有电路结构简单，变换级数少，可使用多绕组高频变压器，成本低，可靠性高，体积小，效率高。

本发明的一种隔离变流装置，包括：

连接电网的输入端（Vin1、Vin2），其中一个输入端串联连接电感（1），所述电感（1）用于滤除电网输入电流的高频脉动成分；

多个输入电容组（2），每个输入电容组（2）由两只电容串联而成，多个输入电容组（2）串联连接，形成电容组串，所述电容组串一端连接所述电感（1），另一端连接电网的另一个输入端（Vin2），所述输入电容组（2）与所述电感（1）配合，可滤除电流的脉动成分，同时，多个串联连接的输入电容组（2）还起到输入电压均压作用；

多个高压模块，所述每个高压模块的两个输入端分别与所述输入电容组（2）的两端并联连接，所述高压模块将低频电压斩波调制成高频电压，以减小变压器体积重量，同时可实现能量的双向传递；

一个或多个变压器（3），所述一个或多个变压器（3）的多个原边绕组的两端，分别与所述高压模块的输出端、及所述输入电容组（2）的中点连接，所述变压器（3）实现电气隔离，同时在原副边之间传递能量，并实现能量的双向传递；变压器（3）的原边绕组还可串联电感，当所述变压器（3）的漏感较小时，可通过该电感增加电感值，以减低变压器绕组高频电流脉动成份。