CN112350609A - 一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及三相电能变换领域，具体是一种新型的直流电流源整流电路(DCSR)，相较于普通三相整流器，主要特征是输入端采用三角形即delta连接的三相电源，优点在于降低直流电流源的导通损耗，其直流链路电流可由多个设备在给定时间内共享。而在当今电网发展中，在交直流混连，电压等级不同等级需求下，传统电网***无法适应能源互联网的需要，新型多端口能量路由器是能源互联网的关键支撑设备之一。

Description

一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计
技术领域
本发明涉及三相电能变换领域，具体涉及到一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计。
背景技术
整流技术是将太阳能等新能源转化的直流电变换成交流电的技术，随着电力电子技术的迅猛发展，逆变技术在各种行业应用广泛，特别是随着石油、煤和天然气等主要能源日益紧张，新能源的开发和利用越来越受到人们的重视。能量路由器作为能源互联网的核心装置，关乎再生资源的有效消纳以及电网的安全可靠运行。
整流器是整个电流变换的重要组成部分，而能量路由器是整个电能互联网的核心装置，其性能的优劣直接影响电能的质量和电网的运行安全。
发明内容
本发明的主要内容是提供一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，该整流器可以直接应用于电网中，具有低直流电流源的导通损耗，同时新型的能量路由器可以提供更好的电能质量以及更高的电网运行安全性。
本发明的设计主要通过以下技术方案来实现：一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器，其主要包括栅极驱动器、IGBT模块、H桥模块、MMC结构、DAB结构、电阻R、电感L、电容C、变压器模块、DC/DC变换器。所述栅极驱动器与IGBT连在一起，用于驱动IGBT的信号源；所述IGBT模块主要用于构成delta整流器的桥臂；所述H桥模块主要有两个IGBT串联并在两端加入一个电容C由于构成能量路由器输入级的主要结构；所述MMC结构在适用于高电压等级的同时，还可以兼备电能质量和转换效率；所述DAB结构是以DC/DC变换器模块作为核心组件所构成的能量路由器的电气隔离结构；所述变压器模块是构成能量路由器的重要部件；所述DC/DC变换器是DAB结构的重要组成部分。
作为本发明的进一步优化，本发明是一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，所述的栅极驱动器采用UCC27712，它是一个620V高侧和低侧栅极驱动器，1.8A源，2.8A汇聚电流，目标是驱动功率MOSFET或IGBT；该器件具有传播延迟快、通道间延迟匹配好等特点。
作为本发明的进一步优化，本发明是一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，所述的IGBT模块采用18个IGBT进行半桥连接组成delta整流器的整流部分，直流侧使用一个电容C1，每一个桥臂使用一个二极管和一个IGBT组成。采用两个串联在并上电容器组成H桥。
作为本发明的进一步优化，本发明是一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，所述的H桥模块是用IGBT模块采用两个串联在并上所电容器组成的半桥结构，
作为本发明的进一步优化，本发明是一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，所述的MMC结构是由a、b、c三相桥臂上N个H桥模块串联而成，个数由电压等级决定。并在每一相上、下桥臂加上等值损耗电阻和滤波电感，相较于以前的结构使用更少的滤波器，但总体运行速率和更快、电能质量更高、对半导体设备的耐压水平要求更低。此外，输入级在控制层面可经有效调节实现单位功率因素或定功率因素运行。
作为本发明的进一步优化，本发明是一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，所述的DAB结构是由IGBT构成的单相桥式整流以及变压器模块所构成的。相比于其他DC/DC变换器。DAB的功率传输能力较强，同时兼具模块化对称结构、双向潮流运行、动态响应快、软开关容易实现等特点。
作为本发明的进一步优化，本发明是一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，所述的变压器模块采用HY601742E。
作为本发明的进一步优化，本发明是一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，所述的DC/DC转换器采用TPS54202，它是一种小型、高效率、低EMI DC/DC模块，节省了体积和成本，因为不需要散热器；使用相同的输入电流，TPS54202作为功率转换器，可以提供更高的输出电流，并在满负荷、低负荷和备用运行时具有更低的功耗。
附图说明
图1为本发明一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计的delta整流器结构示意图。
图2为本发明一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计的能量路由器的拓扑结构示意图。
具体实施方法
结合图1、2说明本设计的实施方法：本实施方法所述一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器，其主要包括栅极驱动器、IGBT模块、H桥模块、MMC结构、DAB结构、电阻R、电感L、电容C、变压器模块、DC/DC变换器。
其中所述的栅极驱动器采用UCC27712，它是一个620V高压侧和低压侧栅极驱动器，1.8A源，2.8A汇聚电流，目标是驱动IGBT模块；它包括保护功能，当输入保持打开状态或当不满足最小输入脉冲宽度规范时，输出保持低电平，联锁和死区功能防止同时打开两个输出，它采用最新的高压设备技术，具有良好的噪声和瞬态抗扰度，包括输入端较大的负电压容差、高的dV/dt容差、开关节点上较大的负瞬态安全操作区(NTSOA)和联锁；该设备由一个地面参考信道(LO)和一个浮动信道(HO)组成，浮动信道用于引导或隔离电源。
其中所述的H桥和MMC结构共同构成能量路由器的输入级电路，他用的是VSM的控制方法，VSM即虚拟同步机，即将MMC结构简化等效为同步电机，MMC的直流侧等效于同步电机的机械负载。
其中所述的DAB结构主要是通过合理的串并使得上级电压能够柔性对接下级的电压要求，主要方式有ISOS和ISOP。ISOS即输入串联输出串联；ISOP即输入串联输出并联。通过两种方式的混合使用可满足不同的电压等级要求。
其中所述的DC/DC降压转换器采用TPS54202，它连接着微控制器，为其提供3.3V电压，作为降压转换器，它可以提供更高的输出电流，并在满负荷、低负荷和备用运行时具有更低的功耗。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。

Claims (8)

1.一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器，其主要包括栅极驱动器、IGBT模块、H桥模块、MMC结构、DAB结构、电阻R、电感L、电容C、变压器模块、DC/DC变换器；所述栅极驱动器与IGBT连在一起，用于驱动IGBT的信号源；所述IGBT模块主要用于构成delta整流器的桥臂；所述H桥模块主要有两个IGBT串联并在两端加入一个电容C由于构成能量路由器输入级的主要结构；所述MMC结构在适用于高电压等级的同时，还可以兼备电能质量和转换效率；所述DAB结构是以DC/DC变换器模块作为核心组件所构成的能量路由器的电气隔离结构；所述变压器模块是构成能量路由器的重要部件；所述DC/DC变换器是DAB结构的重要组成部分。
2.根据权利要求1所述的一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，其特征在于: 所述的栅极驱动器采用UCC27712。
3.根据权利要求1所述的一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，其特征在于：所述的IGBT模块采用两个串联在并上电容器组成H桥，采用18个IGBT模块组成delta整流器的整流部分电路。
4.根据权利要求1所述的一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，其特征在于：所述的H桥模块是用IGBT模块采用两个串联在并上所电容器组成的半桥结构。
5.根据权利要求1所述的一种于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，其特征在于：所述的MMC结构是由a、b、c三相桥臂上N个H桥模块串联而成，个数由电压等级决定。
6.根据权利要求1所述的一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，其特征在于：所述的DAB结构是由IGBT构成的单相桥式整流以及变压器模块所构成的。
7.根据权利要求1所述的一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，其特征在于：所述的变压器模块采用HY601742E。
8.根据权利要求1所述的一种关于能量路由器拓扑结构的delta整流器设计，其特征在于：所述的DC/DC转换器采用TPS54202。
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