本發(fā)明涉及一種無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器，屬于電氣自動化設備技術領域。

背景技術：

模塊化多電平換流器(MMC換流器)在實現多電平逆變輸出時，可輸出單個直流電源，因而可應用于高壓隔離型直流變壓器等領域?；谀K化多電平換流器的隔離型直流變壓器的一側一般采用四個換流橋臂，換流橋臂一般采用基于半橋逆變器的換流模塊或基于全橋逆變器(又稱H橋逆變器)的換流模塊串聯而成，每個橋臂都有一個連接電抗器，這四臺電抗器帶來較大的占地面積、成本及損耗。由于隔離型直流變壓器需要一臺隔離變壓器實現兩側直流的隔離，因此可以考慮利用該隔離變壓器的漏抗充當橋臂電抗器，從而降低高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器的占地面積、成本和損耗。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是提出一種無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器，以克服現有技術之不足，利用隔離變壓器的繞組漏抗充當模塊化多電平換流器的橋臂電抗器，從而減小高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器的占地面積，同時降低高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器的成本和損耗。

本發(fā)明提出的無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器，包括一臺單相八繞組變壓器TR、第一組換流橋臂、第二組換流橋臂、第三組換流橋臂和第四組換流橋臂，所述的第一組換流橋臂、第二組換流橋臂、第三組換流橋臂和第四組換流橋臂分別由兩臺換流橋臂組成；第一組兩臺換流橋臂的兩個正極端連接到一起作為無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器輸入側的直流正極端DC1+，第一組兩臺換流橋臂的兩個負極端分別連接到單相八繞組變壓器TR的第一個原邊繞組的同名端U1和第二個原邊繞組的非同名端U2，單相八繞組變壓器TR的第一個原邊繞組的非同名端和第二個原邊繞組的同名端連接到一起作為單相八繞組變壓器的原邊公共端N1；第二組兩臺換流橋臂的兩個負極端連接到一起作為無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器輸入側的直流負極端DC1-，第二組兩臺換流橋臂的兩個正極端分別連接到單相八繞組變壓器TR的第三個原邊繞組的同名端U3和第四個原邊繞組的非同名端U4，單相八繞組變壓器TR的第三個原邊繞組的非同名端和第四個原邊繞組的同名端連接到一起并連接到單相八繞組變壓器TR的原邊公共端N1；第三組兩臺換流橋臂的兩個正極端連接到一起作為無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器輸出側的直流正極端DC2+，第三組兩臺換流橋臂的兩個負極端分別連接到單相八繞組變壓器TR的第一個副邊繞組的同名端V1和第二個副邊繞組的非同名端V2，單相八繞組變壓器TR的第一個副邊繞組的非同名端和第二個副邊繞組的同名端連接到一起作為單相八繞組變壓器TR的副邊公共端N2；第四組兩臺換流橋臂的兩個負極端連接到一起作為無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器輸出側的直流負極端DC2-，第四組兩臺換流橋臂的兩個正極端分別連接到單相八繞組變壓器TR的第三個副邊繞組的同名端V3和第四個副邊繞組的非同名端V4，單相八繞組變壓器TR的第三個副邊繞組的非同名端和第四個副邊繞組的同名端連接到一起并連接到單相八繞組變壓器TR的副邊公共端N2。

上述無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器中，每臺換流橋臂由多個換流模塊采用串聯連接而成，串聯連接的多個換流模塊形成換流橋臂的正極端和負極端。

本發(fā)明提出的無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器，其優(yōu)點是：本發(fā)明利用隔離變壓器的繞組漏抗充當模塊化多電平換流器的橋臂電抗器，從而減小高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器的占地面積，同時降低高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器的成本和損耗。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器的電路原理圖。

圖2為圖1所示的隔離型直流變壓器中換流橋臂的電路原理圖。

圖3為本發(fā)明無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器的一個實施例。

具體實施方式

本發(fā)明提出的無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器，如圖1所示，包括一臺單相八繞組變壓器TR、第一組換流橋臂、第二組換流橋臂、第三組換流橋臂和第四組換流橋臂，所述的第一組換流橋臂、第二組換流橋臂、第三組換流橋臂和第四組換流橋臂分別由兩臺換流橋臂組成，每臺換流橋臂由多個換流模塊采用串聯連接而成，串聯連接的多個換流模塊形成換流橋臂的正極端和負極端，如圖2所示。第一組兩臺換流橋臂的兩個正極端連接到一起作為無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器輸入側的直流正極端DC1+，第一組兩臺換流橋臂的兩個負極端分別連接到單相八繞組變壓器TR的第一個原邊繞組的同名端U1和第二個原邊繞組的非同名端U2，單相八繞組變壓器TR的第一個原邊繞組的非同名端和第二個原邊繞組的同名端連接到一起作為單相八繞組變壓器的原邊公共端N1；第二組兩臺換流橋臂的兩個負極端連接到一起作為無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器輸入側的直流負極端DC1-，第二組兩臺換流橋臂的兩個正極端分別連接到單相八繞組變壓器TR的第三個原邊繞組的同名端U3和第四個原邊繞組的非同名端U4，單相八繞組變壓器TR的第三個原邊繞組的非同名端和第四個原邊繞組的同名端連接到一起并連接到單相八繞組變壓器TR的原邊公共端N1；第三組兩臺換流橋臂的兩個正極端連接到一起作為無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器輸出側的直流正極端DC2+，第三組兩臺換流橋臂的兩個負極端分別連接到單相八繞組變壓器TR的第一個副邊繞組的同名端V1和第二個副邊繞組的非同名端V2，單相八繞組變壓器TR的第一個副邊繞組的非同名端和第二個副邊繞組的同名端連接到一起作為單相八繞組變壓器TR的副邊公共端N2；第四組兩臺換流橋臂的兩個負極端連接到一起作為無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器輸出側的直流負極端DC2-，第四組兩臺換流橋臂的兩個正極端分別連接到單相八繞組變壓器TR的第三個副邊繞組的同名端V3和第四個副邊繞組的非同名端V4，單相八繞組變壓器TR的第三個副邊繞組的非同名端和第四個副邊繞組的同名端連接到一起并連接到單相八繞組變壓器TR的副邊公共端N2。

本發(fā)明提出的無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器中，圖2所示的組成換流橋臂的換流模塊，可采用常規(guī)的基于H橋逆變器的功率模塊，其兩個交流輸出端分別作為換流模塊的正極和負極輸出端；也可以采用常規(guī)的基于半橋逆變器的功率模塊，的其一個交流輸出端作為換流模塊的正極輸出端，其直流負端作為換流模塊的負極輸出端。

本發(fā)明提出的無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器，如圖1所示，其工作原理是：換流橋臂可以輸出可控的交流電壓源和直流電壓源，隔離型直流變壓器的輸入側四個換流橋臂形成總的直流電壓源DC1+/DC1-，同時上下各兩個換流橋臂分別均分總的直流輸入側電流，上下各兩個橋臂產生的交流電壓源分別和單相八繞組變壓器原邊第一/二繞組及第三/四的交流電壓源的差值經過原邊繞組的漏抗產生交流電流，從而將總的輸入側直流電源產生的有功功率轉換成變壓器的交流有功功率。雖然四個橋臂的直流電流都流過了單相變壓器的四個原邊繞組，但由于直流電流在四個原邊繞組中產生的磁通相互抵消，因而不會導致變壓器鐵芯產生直流磁場偏置。隔離型直流變壓器的輸出側四個換流橋臂的工作原理與原邊四個換流橋臂的工作原理相同。雖然直流電流流過隔離變壓器的原副邊繞組使得原副邊繞組總的電流有效值增大，但導致的變壓器成本增加不多。

本發(fā)明提出的無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器，其中的單相八繞組變壓器TR也可以采用三相四繞組變壓器(每個繞組包含三相繞組)，采用三相四繞組變壓器的變形的直流變壓器，其電路原理圖如圖3所示，每組換流橋臂由三臺換流橋臂組成，這三臺換流橋臂輸出的交流電壓相位相差120度。

本發(fā)明的無橋臂電抗器的高壓模塊化多電平隔離型直流變壓器的關鍵是將連接變壓器的原副邊繞組分成獨立繞組分別連接到上下換流橋臂，并利用變壓器漏抗充當了換流橋臂電抗器，而這個變化不影響模塊化多電平換流器的基本特性。輸入側和輸出側的換流器可以采用其他變形的換流模塊拓撲，變壓器繞組接線形式也可以實現其他變換，變壓器也可采用多臺變壓器且原副邊繞組采用串聯或并聯的接線方式。任何基于本發(fā)明電路所作的等效變換電路，均屬于本發(fā)明的保護范圍。