本技术公开了单向功率传输的高功率密度模块和模块化中压变频器,单向功率传输的高功率密度模块由网侧全桥电路、高频变流器、LC谐振支路、多绕组高频变压器、高频二极管电路和机侧全桥电路构成;网侧/机侧全桥电路的直流端口分别与高频变流器以及高频二极管电路的直流端口相连,高频变流器以及高频二极管电路的交流端口分别通过LC谐振支路与高频变压器的绕组相连。模块化中压变频器包含M个高功率密度模块,所有模块的网侧/机侧全桥电路的交流端口串联/并联连接构成网侧三相交流端口以及机侧n相交流端口。本发明有效减少IGBT数量、降低了电容器的容值以及缩小变压器体积,因此具有低成本、高功率密度的特点。
背景技术
串联H桥型变换器(CHB)以及模块化多电平变流器(MMC)是应用较广泛的单向功率传输的中压大功率变频器。
串联H桥型变换器(CHB)由工频变压器、分布式的整流器以及串联H桥逆变器构成。但是该拓扑具有比较严重的功率密度问题,这主要表现在昂贵的工频变压器以及大容量直流侧电容上。工频变压器用于产生分布式整流器所需的隔离低压交流源,由于该变压器直接连接到中压电网上,导致其工作频率低,引发体积以及成本问题。分布式整流器与H桥逆变器之间的直流侧电容需要缓冲电机侧产生的波动功率,在低频时对产生严重的电容电压波动,因此需要庞大的电容器进行缓冲,造成体积以及成本问题。模块化多电平变流器(MMC)去掉了昂贵的的工频变压器,但是由于其需要六个桥臂的中点形成三相交流输出造成开关器件以及电容器数量增大为原来的2倍以及4倍。此外由于其在应用于电机负载低速运行时,而每个模块中的直流电容器仍需要缓冲严重的二倍频波动功率,造成了电容容值庞大的问题依旧存在。因此开关器件以及电容器造成的成本问题更为严峻。上述缺点限制了CHB以及MMC在中压大功率单向电机驱动系统中的应用。
因此,单向功率传输的中压大功率变频器迫切需要开发低成本的新一代单向高功率密度变换器。
实现思路