本發(fā)明涉及一種基于部分功率的t型九電平變換器，屬于電力電子變換器。
背景技術(shù)：
1、在傳統(tǒng)的電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，全功率變換器由轉(zhuǎn)換器處理所有功率，傳統(tǒng)全功率變換器在處理寬輸入電壓范圍和大電流時，存在效率低、成本高的問題。對于具有寬輸入電壓范圍和大電流的應用場合，提高效率和降低成本是非常必要的。國外有學者提出了部分功率處理技術(shù)(ppc)，使用部分功率結(jié)構(gòu)改進傳統(tǒng)全功率直流變換器：讓源荷建立電氣聯(lián)系，大部分功率直接在二者之間傳輸，而內(nèi)部變換器只傳輸和處理剩余的小部分功率；主要功率通過導線傳輸產(chǎn)生極小的線路損耗，而剩余的部分功率通過內(nèi)部變換器傳輸，產(chǎn)生比全功率方案更低的元件損耗。隨著新能源大功率直流電能變換的需求增加，對于部分功率的研究主要集中在dc-dc變換器。隨著分布式可再生能源、分布式儲能等元件大量接入電網(wǎng)，未來配電系統(tǒng)將發(fā)展為配電網(wǎng)與微電網(wǎng)相輔相成并互聯(lián)多個電壓等級的交直流混合配電系統(tǒng)。交直交變換器可以廣泛應用于各種單相電源設備，如單相交流調(diào)壓器、有源電力濾波器、備用電源和不間斷電源等，其他諸如固態(tài)變壓器(sst)等具備多個電壓等級的交直流端口，可用于構(gòu)建交直流混合配電系統(tǒng)、減少電能變換環(huán)節(jié)、支撐分布式可再生能源的靈活接入。在某些應用場合需要提供高質(zhì)量的交流電壓給重要負載，亟需一種基于部分功率的t型九電平變換器在交流場合的應用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提供一種基于部分功率的t型九電平變換器，部分功率結(jié)構(gòu)與t型交直交變換器相結(jié)合，使得大部分功率直接通過變壓器傳輸，而t型變換器只傳輸和處理剩余的小部分功率，能在實現(xiàn)原有全功率九電平的基礎上，通過引入變壓器使電壓源直接參與建立輸出，減小了開關(guān)管電壓應力和電流應力，降低元件損耗。
2、本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案為：一種基于部分功率的t型九電平變換器，包括t型變換器a、t型變換器b、電網(wǎng)電壓源eg、電網(wǎng)濾波電感l(wèi)s、雙繞組變壓器tm、負載濾波電感l(wèi)l、負載濾波電容cl和負載電阻r；
3、所述t型變換器a的整流側(cè)中點連接電網(wǎng)濾波電感l(wèi)s一端，所述電網(wǎng)濾波電感l(wèi)s另一端一支路連接電網(wǎng)電壓源eg正極，所述電網(wǎng)濾波電感l(wèi)s另一端另一支路連接雙繞組變壓器tm的原邊電感l(wèi)1正極，所述電網(wǎng)電壓源eg負極分別與雙繞組變壓器tm的原邊電感l(wèi)1負極和t型變換器b的整流側(cè)中點連接；
4、所述雙繞組變壓器的副邊電感l(wèi)2正極連接t型變換器a的復用橋臂中點ha，所述雙繞組變壓器的副邊電感l(wèi)2負極與t型變換器b的復用橋臂中點hb連接；
5、所述t型變換器a的逆變側(cè)中點與負載濾波電感l(wèi)l一端連接，所述負載濾波電感l(wèi)l另一端一支路連接負載濾波電容cl，另一支路連接負載電阻r一端；所述負載濾波電容cl另一端、負載電阻r另一端分別與t型變換器b的逆變側(cè)中點連接。
6、所述t型變換器a和t型變換器b結(jié)構(gòu)完全相同，任一t型變換器包括整流橋臂開關(guān)管sx1、sx2、sx3、sx4，復用橋臂開關(guān)管sx5、sx6，逆變橋臂開關(guān)管sx7、sx8、sx9、sx10，直流側(cè)電容cx1、cx2，其中x＝a，b。
7、所述t型變換器a包括整流橋臂開關(guān)管sa1、sa2、sa3、sa4，復用橋臂開關(guān)管sa5、sa6，逆變橋臂開關(guān)管sa7、sa8、sa9、sa10，直流側(cè)電容ca1、ca2；
8、所述整流橋臂開關(guān)管sa1一端與整流橋臂開關(guān)管sa4一端連接，所述整流橋臂開關(guān)管sa1另一端與直流側(cè)電容ca1正極連接，所述整流橋臂開關(guān)管sa4另一端與直流側(cè)電容ca2負極連接；所述整流橋臂開關(guān)管sa2和sa3串聯(lián)，而后一端與直流側(cè)電容ca1和ca2的中點ha連接，另一端與整流橋臂開關(guān)管sa1、sa4的中點ga連接；
9、所述逆變橋臂開關(guān)管sa7一端與逆變橋臂開關(guān)管sa10連接，所述逆變橋臂開關(guān)管sa7另一端與復用橋臂開關(guān)管sa5一端連接，所述逆變橋臂開關(guān)管sa10另一端與復用橋臂開關(guān)管sa6一端連接；所述逆變橋臂開關(guān)管sa8和sa9相串聯(lián)，而后一端連接電容ca1和ca2的中點ha，另一端連接sa7、sa10的中點la；所述復用橋臂開關(guān)管sa5和sa6分別連接直流側(cè)電容ca1的正極和直流側(cè)電容ca2的負極。
10、所述t型變換器b包括整流橋臂開關(guān)管sb1、sb2、sb3、sb4，復用橋臂開關(guān)管sb5、sb6，逆變橋臂開關(guān)管sb7、sb8、sb9、sb10，直流側(cè)電容cb1、cb2；
11、所述整流橋臂開關(guān)管sb1一端與整流橋臂開關(guān)管sb4一端連接，所述整流橋臂開關(guān)管sb1另一端與直流側(cè)電容cb1正極連接，所述整流橋臂開關(guān)管sb4另一端與直流側(cè)電容cb2負極連接；所述整流橋臂開關(guān)管sb2和sb3串聯(lián)，而后一端與直流側(cè)電容cb1和cb2的中點hb連接，另一端與整流橋臂開關(guān)管sb1、sb4的中點gb連接；
12、所述逆變橋臂開關(guān)管sb7的一端與逆變橋臂開關(guān)管sb10連接，所述逆變橋臂開關(guān)管sb7另一端與復用橋臂開關(guān)管sb5一端連接，所述逆變橋臂開關(guān)管sb10另一端與復用橋臂開關(guān)管sb6一端連接；所述逆變橋臂開關(guān)管sb8和sb9相串聯(lián)，而后一端連接電容cb1和cb2的中點hb，另一端連接sb7、sb10的中點lb；所述復用橋臂開關(guān)管sb5和sb6分別連接直流側(cè)電容cb1的正極和直流側(cè)電容cb2的負極。
13、所述整流橋臂開關(guān)管sa1與sa2互補導通，所述整流橋臂開關(guān)管sa3與sa4互補導通，所述復用橋臂開關(guān)管sa5與sa6互補導通，所述整流橋臂開關(guān)管sb1與sb2互補導通，所述整流橋臂開關(guān)管sb3與sb4互補導通，所述復用橋臂開關(guān)管sb5與sb6互補導通.
14、總輸出電壓vl包括t型變換器a輸出電壓v1、t型變換器b輸出電壓v2、電網(wǎng)電壓源eg經(jīng)雙繞組變壓器輸出電壓vm。
15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：一種基于部分功率的t型九電平變換器，電壓源eg與雙繞組變壓器tm作為主要功率傳輸路徑，t型變換器a、t型變換器b級聯(lián)的結(jié)構(gòu)作為小部分功率傳輸路徑。同時整流側(cè)變壓器承擔小部分電網(wǎng)電流的分流，流過開關(guān)管的電流降低，導通損耗減小。本申請能在實現(xiàn)原有全功率九電平的基礎上，通過引入雙繞組變壓器tm使電壓源直接參與建立輸出，減小了開關(guān)管電壓應力和電流應力，降低元件導通損耗。
1.一種基于部分功率的t型九電平變換器，其特征在于：包括t型變換器a、t型變換器b、電網(wǎng)電壓源eg、電網(wǎng)濾波電感l(wèi)s、雙繞組變壓器tm、負載濾波電感l(wèi)l、負載濾波電容cl和負載電阻r；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于部分功率的t型九電平變換器，其特征在于：所述t型變換器a和t型變換器b結(jié)構(gòu)完全相同，任一t型變換器包括整流橋臂開關(guān)管sx1、sx2、sx3、sx4，復用橋臂開關(guān)管sx5、sx6，逆變橋臂開關(guān)管sx7、sx8、sx9、sx10，直流側(cè)電容cx1、cx2，其中x＝a，b。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于部分功率的t型九電平變換器，其特征在于：所述t型變換器a包括整流橋臂開關(guān)管sa1、sa2、sa3、sa4，復用橋臂開關(guān)管sa5、sa6，逆變橋臂開關(guān)管sa7、sa8、sa9、sa10，直流側(cè)電容ca1、ca2；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于部分功率的t型九電平變換器，其特征在于：所述t型變換器b包括整流橋臂開關(guān)管sb1、sb2、sb3、sb4，復用橋臂開關(guān)管sb5、sb6，逆變橋臂開關(guān)管sb7、sb8、sb9、sb10，直流側(cè)電容cb1、cb2；
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于部分功率的t型九電平變換器，其特征在于：所述整流橋臂開關(guān)管sa1與sa2互補導通，所述整流橋臂開關(guān)管sa3與sa4互補導通，所述復用橋臂開關(guān)管sa5與sa6互補導通，所述整流橋臂開關(guān)管sb1與sb2互補導通，所述整流橋臂開關(guān)管sb3與sb4互補導通，所述復用橋臂開關(guān)管sb5與sb6互補導通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于部分功率的t型九電平變換器，其特征在于：總輸出電壓vl包括t型變換器a輸出電壓v1、t型變換器b輸出電壓v2、電網(wǎng)電壓源eg經(jīng)雙繞組變壓器輸出電壓vm。