一種具有故障隔離功能的串聯變流模塊及電力電子變壓器的制作方法

文檔序號:18176517發布日期:2019-07-13 10:12
一種具有故障隔離功能的串聯變流模塊及電力電子變壓器的制作方法

本發明屬于電力電子技術領域,具體涉及一種具有故障隔離功能的串聯變流模塊及變流器。



背景技術:

電力電子變壓器具有將交流電壓轉變為直流后再通過半導體開關器件以及電子元件和高頻變壓器繞組組成一種高頻交流輸出的電力電子裝置。電力電子變壓器中包括將低頻交流電轉換為高頻交流電的串聯變流模塊。當串聯變流模塊自身出現故障時,現有技術中未有針對的串聯變流模塊出現故障時進行故障隔離的措施。由于缺少變流模塊故障隔離措施導致故障的進一步擴大,對電力電子設備,特別是對電力電子變壓器造成不必要損失。



技術實現要素:

針對現有技術的缺點,本發明的目的在于提出一種具有故障隔離功能的串聯變流模塊及電力電子變壓器,通過在串聯變流模塊的輸入端口和輸出端口均并聯連接一個開關,用于在串聯變流模塊檢測到自身故障時,將輸入端口和輸出端口的并聯開關導通,使其輸入端口和輸出端口為短路或旁路狀態,以此來隔離串聯變流模塊的故障。另外,基于該變流模塊本發明還提出了一種具有故障隔離的電力電子變壓器。

為解決上述技術問題,本發明提供了一種具有故障隔離功能的串聯變流模塊,其特征在于,所述串聯變流模塊包括輸入端口和輸出端口,所述串聯變流模塊配置為將低頻交流輸入轉換為高頻交流輸出;所述輸入端口為低頻交流側,所述輸出端口為高頻交流側;所述輸入端口并聯第一開關,所述輸出端口并聯第二開關;若所述串聯變流模塊正常工作時,控制所述第一開關和所述第二開關處于斷開狀態;若所述串聯變流模塊檢測到自身故障時,控制所述第一開關和所述第二開關處于導通狀態,隔離故障。

優選的,所述第一開關和所述第二開關為雙向開關。

優選的,所述雙向開關為雙向晶閘管、機械開關、兩個反向并聯的單向晶閘管或兩個反向并聯的IGBT。

一種電力電子變壓器,包括:高壓側、低壓側、n個上述所述的串聯變流模塊及隔離變壓器,所述隔離變壓器包括n個原邊繞組及n個副邊繞組,n為大于等于2的正整數;所述電力電子變壓器的所述高壓側配置為n個所述串聯變流模塊的所述輸入端口串聯連接;所述隔離變壓器的所述n個原邊繞組分別與n個所述串聯變流模塊的所述輸出端口一一并聯連接;所述隔離變壓器的所述n個副邊繞組串聯后耦合連接于所述電力電子變壓器的低壓側。

優選的,所述低壓側耦合連接低壓有源橋,所述低壓有源橋的具有一直流輸出端。

優選的,在所述高壓側中,通過n個所述串聯變流模塊的所述輸入端口串聯連接,若高壓側通過串聯承受的總電壓為Vin,則每個所述串聯變流模塊輸入端口的電壓u11=Vin/n;若所述低壓側的輸出電壓為Vs,則所述串聯變流模塊的輸出電壓其中為所述隔離變壓器原邊繞組與副邊繞組的匝數比。

優選的,若其中一個所述串聯變流模塊出現故障,通過控制所述第一開關和第二開關將所述串聯變流模塊的輸入端口和輸出端口短路閉合,此時其余未出現故障的所述串聯變流模塊輸入端口電壓為輸出端口電壓為

與現有技術相比,本發明至少具有下述的有益效果或優點:本發明提供的具有故障隔離功能的串聯變流模塊及電力電子變壓器,在串聯變流模塊的輸入端口和輸出端口均并聯連接一個開關,用于在串聯變流模塊檢測到自身故障時,將輸入端口和輸出端口的并聯開關導通,使其輸入端口和輸出端口為短路或旁路狀態,以此來隔離串聯變流模塊的故障,避免故障的進一步擴大或避免由于串聯變流模塊的故障造影響其他模塊電路的工作。另外,基于該變流模塊本發明還提出了一種具有故障隔離的電力電子變壓器,而該電力電子變壓器應用了若干個所述串聯變流模塊,由于具有每個串聯變流模塊出現故障時能夠自身隔離,避免其故障造成對其他串聯變流模塊工作的影響,只要輸入電壓仍然在模塊設定的運行范圍內,整個系統仍然正常工作。

附圖說明

以下將結合附圖對本發明做進一步詳細說明;

圖1是本發明實施例提供的具有故障隔離功能的串聯變流模塊;

圖2是本發明實施例提供的具有故障隔離功能的串聯變流模塊的模塊電路;

圖3是本發明實施例提供的具有故障隔離功能的電力電子變壓器;

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖,對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例是本發明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發明保護的范圍。

本發明實施例提供了一種具有故障隔離功能的串聯變流模塊,如圖1所示,該串聯變流模塊包括輸入端口和輸出端口,所述串聯變流模塊配置為將低頻交流輸入轉換為高頻交流輸出;所述輸入端口為低頻交流側,所述輸出端口為高頻交流側;所述輸入端口并聯第一開關T11,所述輸出端口并聯第二開關T12;若所述串聯變流模塊正常工作時,控制所述第一開關T11和所述第二開關T12處于斷開狀態;若所述串聯模塊檢測到自身故障時,控制所述第一開關T11和所述第二開關T12處于導通狀態,隔離故障。

其中,串聯變流模塊輸入端口的輸入電壓為u11,輸出端口的輸出電壓為u12。其中一實施方式中該第一開關、第二開關為雙向開關,其可以為雙向晶閘管、雙向可控硅、雙向機械開關,或者其他具有雙向導通或關斷的開關,如由兩個反向并聯的單向晶閘管或單向可控硅構成的雙向開關,或由兩個反向并聯的IGBT構成的雙向開關。

如圖2所示,為本發明實施例提供的具有故障隔離功能的串聯變流模塊的具體電路結構,包括在輸入端口通過電感L11與串聯變流模塊的整流電路的輸入端相連接,所述整流電路包括由開關S11、S12、S13及S14構成的全橋整流電路,所述整流電路的輸出端并聯一濾波電容C1,而且整流電路的輸出端通過一全橋逆變電路相連接,所述全橋逆變電路包括由開關S15、S16、S17及S18,其中該全橋逆變電路的輸出端通過電感L12連接所述串聯變流模塊的輸出端口。

本發明另一實施例提供了一種電力電子變壓器,如圖3所示,包括:高壓側、低壓側、n個上述所述的串聯變流模塊及隔離變壓器,其中串聯變流模塊為高壓AC/AC模塊,所述隔離變壓器包括n個原邊繞組及n個副邊繞組,n為大于等于2的正整數;所述電力電子變壓器的所述高壓側配置為n個所述串聯變流模塊的所述輸入端口串聯連接;所述隔離變壓器的所述n個原邊繞組分別與n個所述串聯變流模塊的所述輸出端口一一并聯連接;所述隔離變壓器的所述n個副邊繞組串聯后耦合連接于所述電力電子變壓器的低壓側。

其中,所述低壓側耦合連接低壓有源橋,所述低壓有源橋的具有一直流輸出端,該低壓有源橋包括由開關Ss1、Ss3、Ss3及Ss4構成的整流電路,其輸出端通過并聯濾波電容C0輸出直流電壓Vo;

具體地,根據上述電力電子變壓器的結構,在該電力電子變壓器的所述高壓側中,通過n個所述串聯變流模塊的所述輸入端口串聯連接,若高壓側通過串聯承受的總電壓為Vin,則每個所述串聯變流模塊輸入端口的電壓u11=Vin/n;若所述低壓側的輸出電壓為Vs,則所述串聯變流模塊的輸出電壓其中為所述隔離變壓器原邊繞組與副邊繞組的匝數比。

若其中一個所述串聯變流模塊出現故障,通過控制所述第一開關和第二開關將所述串聯變流模塊的輸入端口和輸出端口短路閉合,此時其余未出現故障的所述串聯變流模塊輸入端口電壓為輸出端口電壓為

與現有技術相比,本發明至少具有下述的有益效果或優點:本發明提供的具有故障隔離功能的串聯變流模塊及電力電子變壓器,在串聯變流模塊的輸入端口和輸出端口均并聯連接一個開關,用于在串聯變流模塊檢測到自身故障時,將輸入端口和輸出端口的并聯開關導通,使其輸入端口和輸出端口為短路或旁路狀態,以此來隔離串聯變流模塊的故障,避免故障的進一步擴大或避免由于串聯變流模塊的故障造影響其他模塊電路的工作。另外,基于該變流模塊本發明還提出了一種具有故障隔離的電力電子變壓器,而該電力電子變壓器應用了若干個所述串聯變流模塊,由于具有每個串聯變流模塊出現故障時能夠自身隔離,避免其故障造成對其他串聯變流模塊工作的影響,只要輸入電壓仍然在模塊設定的運行范圍內,整個系統仍然正常工作。以上例舉僅僅是對本發明的舉例說明,并不構成對本發明的保護范圍的限制,凡是與本發明相同或相似的設計均屬于本發明的保護范圍之內。

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