本實用新型屬于電力設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種12級H橋級聯(lián)三級電力電子變壓器。

背景技術(shù)：

電力電子變壓器是一種將電力電子變換技術(shù)和基于電磁感應(yīng)原理的電能變換技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)將一種電力特征的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N電力特征的電能的新型智能變壓器。相對于傳統(tǒng)變壓器而言，電力電子變壓器具有如下優(yōu)點：(1)體積小，重量輕，環(huán)境污染?。?2)運行時二次側(cè)輸出電壓幅值恒定，不隨負載變化，且平滑可調(diào)；(3)一次、二次側(cè)電壓為正弦波形，功率因數(shù)可調(diào)；(4)一次、二次側(cè)電壓、電流和功率均高度可控；(5)本身具有斷路器的功能，無需傳統(tǒng)的變壓器繼電保護裝置。電力電子變壓器是集電力電子、電力系統(tǒng)、計算機、數(shù)字信號處理以及自動控制理論等領(lǐng)域為一體的電力系統(tǒng)前沿研究課題，也是解決電能質(zhì)量問題，建設(shè)“綠色電網(wǎng)”、“數(shù)字電網(wǎng)”的可行途徑之一。目前在國內(nèi)外，關(guān)于電力電子變壓器有很多相關(guān)的研究和開發(fā)。已公開的電力電子變壓器資料輸入級多為級聯(lián)方式，但是很多都是沒有非常明確的選擇依據(jù)，輸入級級數(shù)過多會導(dǎo)致電力電子變壓器成本升高，級數(shù)過少會導(dǎo)致開關(guān)器件承受的電壓過高影響其工作壽命。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本實用新型提供了一種12級H橋級聯(lián)三級電力電子變壓器。

本實用新型解決其技術(shù)問題采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種12級H橋級聯(lián)三級電力電子變壓器，包括輸入級、中間隔離級、輸出級，其特征在于：

所述輸入級設(shè)有12組輸出端，通過12組每組2根導(dǎo)線與所述中間隔離級的12組輸入端連接，所述中間隔離級的輸出端通過電纜與所述輸出級相連接；

所述輸入級主要由安全控制模塊、電感模塊、高壓整流模塊構(gòu)成，安全控制模塊與電感模塊連接，電感模塊的輸出端與12個相互串聯(lián)的結(jié)構(gòu)和功能完全相同的高壓整流模塊連接；

所述安全控制模塊主要由高壓避雷器、故障保護單元構(gòu)成，用于實現(xiàn)電力電子變壓器的防雷及故障保護功能；

所述中間隔離級主要由12個結(jié)構(gòu)和功能完全相同的斬波模塊和12個結(jié)構(gòu)和功能完全相同的隔離整流模塊構(gòu)成，每一個斬波模塊與一個隔離整流模塊相連接；

所述輸出級主要由三相四橋臂單元和三相電感模塊構(gòu)成，所述三相四橋臂單元的4個輸出端分別與三相電感模塊的4個輸入端分別連接。

優(yōu)選的，所述高壓整流模塊包括兩個相同型號的IGBT半橋模塊、電容組、控制電路板。

優(yōu)選的所述斬波模塊主要由兩個相同型號的IGBT半橋模塊和一塊控制電路板構(gòu)成。

優(yōu)選的，所述隔離整流模塊主要由一臺高頻變壓器和兩個型號相同的二極管半橋模塊構(gòu)成。

優(yōu)選的，所述三相四橋臂單元主要由八只IGBT與8個二極管反向并聯(lián)構(gòu)成。

本實用新型根據(jù)現(xiàn)有電力電子元器件的耐壓情況，從經(jīng)濟性、系統(tǒng)體積、系統(tǒng)穩(wěn)定性、工程應(yīng)用難度等因素考慮，輸入級選用了12級聯(lián)方式不僅降低了電力電子變壓器的制造成本，還保證了每個電力電子開關(guān)元器件的使用壽命。

附圖說明

圖1是本實用新型總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實用新型高壓整流模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實用新型斬波模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實用新型隔離整流模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實用新型三相四橋臂單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖1~5對本實用新型實施做進一步詳述，一種12級H橋級聯(lián)三級電力電子變壓器，包括輸入級1、中間隔離級2、輸出級3，輸入級1設(shè)有12組輸出端，通過12組每組2根導(dǎo)線與中間隔離級2的12組輸入端連接；中間隔離級2的輸出端通過電纜與輸出級3相連接；

輸入級1主要由安全控制模塊11、電感模塊12、高壓整流模塊13構(gòu)成，安全控制模塊11與電感模塊12連接，電感模塊12的輸出端與12個結(jié)構(gòu)和功能完全相同的高壓整流模塊13串聯(lián)，安全控制模塊11主要由高壓避雷器、故障保護單元構(gòu)成，用于實現(xiàn)電力電子變壓器的防雷及故障保護功能；

中間隔離級2主要由12個結(jié)構(gòu)和功能完全相同的斬波模塊21和12個結(jié)構(gòu)和功能完全相同的隔離整流模塊22構(gòu)成，每一個斬波模塊21與一個隔離整流模塊22相連接；

輸出級3主要由三相四橋臂單元31和三相電感模塊32構(gòu)成，三相四橋臂單元31的4個輸出端分別與三相電感模塊32的4個輸入端分別連接；

高壓整流模塊13包括兩個相同型號的IGBT半橋模塊131，從經(jīng)濟性、系統(tǒng)體積、系統(tǒng)穩(wěn)定性、工程應(yīng)用難度等因素考慮，采用耐壓等級為 1700V 的 IGBT半橋模塊，該IGBT 半橋模塊選用英飛凌公司的 FF450R17ME4，高壓整流模塊13還包括一個電容組132以及控制電路板133，該控制電路板采用 Concept公司配套驅(qū)動板 2SP0115T2A0-17。

斬波模塊21主要由兩個相同型號的IGBT半橋模塊211和一塊控制電路板212構(gòu)成，每一個斬波模塊21均采用一塊獨立的控制電路板212，將前級各級整流輸出電壓采樣值通過光纖送至控制電路板212，通過每塊控制板上的 FPGA 芯片進行控制運算，輸出各級 H 橋逆變模塊的驅(qū)動脈沖，實現(xiàn)每一級 H橋直流側(cè)電壓的均等輸出。每塊控制板中包含：FPGA、電源模塊、故障信號處理電路、通信單元。

隔離整流模塊22主要由一臺高頻變壓器221和兩個型號相同的二極管半橋模塊構(gòu)成。

三相四橋臂單元31主要由八只英飛凌公司生產(chǎn)的型號為 FZ1200R17KE3 的IGBT與8個二極管反向并聯(lián)構(gòu)成。

本實用新型根據(jù)現(xiàn)有電力電子元器件的耐壓情況，從經(jīng)濟性、系統(tǒng)體積、系統(tǒng)穩(wěn)定性、工程應(yīng)用難度等因素考慮，輸入級選用了12級聯(lián)方式不僅降低了電力電子變壓器的制造成本，還保證了每個電力電子開關(guān)元器件的使用壽命。