CN103516230A - 双向潮流控制的多电平互平衡固态变压器及其实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双向潮流控制的多电平互平衡固态变压器及其实现方法。固态变压器为利用互平衡结构设计的三相固态变压器，采用AC-DC-AC的三阶式变换结构，包括高压级、隔离级和低压级，高压级和隔离级为三相结构相同的变压器；均由子单元构成；低压级为单独整体模块实现自动互平衡结构；所述高压级三相子单元按星形方式连接，低压级为三相四线接线方式的交流输出端；固态变压器能够实现功率双向流动。整个三相系统采用独立结构方便三相的独立控制和模块化生产，低压级直流母线并联模块使得其兼具了三相电能自动互平衡功能，从而解决了固态变压器的实用化问题。

Description

双向潮流控制的多电平互平衡固态变压器及其实现方法

技术领域

本发明涉及一种电力电子变压器，具体讲涉及一种双向潮流控制的多电平互平衡固态变压器及其实现方法。

背景技术

固态变压器又称为电力电子变压器或柔性变压器，它是以电力电子变换技术和电磁感应技术为基础的新型变压器，它彻底的改变了传统变压器的系统结构，是下一代智能电网建设的关键装备。然而由于受电力电子器件发展水平的限制，适应于电网需求的高压、大功率、大电流的固态变压器离实用化还相距甚远。

固态变压器是近年来随着大功率电力电子技术的发展而逐步发展起来的新型电力变压器。它在实现常规电力变压器电压等级变换、电气隔离和能量传递等基本功能的基础上，还可以实现潮流控制、电能质量控制等许多额外功能，这是因为它可以实际控制包括对电压（或电流）的幅值、相位、频率、相数、相序和波形等电能参数，在结构上，它包含两个基本要素：电力电子变换器和中（高）频变压器。电力电子变换器主要包括电力电子器件、控制器、滤波器以及辅助设备，主要完成保护和电能的变换及控制等功能；高频变压器的功能是隔离及电压等级变换，频率通常工作在千赫兹（kHz）级别，高频的目的主要是大幅缩小变压器的体积、减轻重量、减少散热以及提高容量与效率等。

固态变压器的具体实现方案分两种形式：一是，在变换中不含直流环节，即直接AC/AC变换；二是，在变换中引入直流环节：在变压器高压侧进行AC/DC变换，再将直流调制为高频方波信号经高频变压器实现电磁耦合，并重新将耦合后的高频方波信号还原为DC（隔离级），进而在低压侧进行DC/AC变换，实现对负载的供电。该结构可以实现高压级功率因数校正，同时可以拟制谐波的双向流动。比较两种方案，后者控制特性良好，通过PWM调制技术可实现变压器高压低压侧电压、电流和功率的灵活控制，已逐步成为固态变压器今后主要的发展方向。

采用全控型复合电力电子器件IGBT，可以实现固态变压器的灵活控制，方便其能在四象限运行。然而目前该种器件的最高耐受电压低于6.5千伏，而目前的配电网低电压配电变压器也在10千伏以上，如果采用器件串联均压的方式，还必须另外加装均压电路和控制方法，即使是采用功率器件直接串联的两电平结构，也存在动、静均压问题，并且dv/dt较大，会产生难以处理的电磁干扰问题，存在着功率器件失效甚至击穿等隐患。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种双向潮流控制的模块化多电平互平衡固态变压器，另一目的是提供一种双向潮流控制的模块化多电平互平衡固态变压器的实现方法，本发明提供的固态变压器基于互平衡技术，采用的主结构为AC-DC-AC三阶方式，具备高压级、隔离级和低压级。主电路拓扑高压级采用了二极管箝位型多电平结构变换器，多电平结构可以使输出电压谐波含量更低，器件开关频率低，开关损耗小，器件应力小，无需动态均压，从而使固态变压器适应更高的电压等级。整个三相系统采用独立结构方便三相的独立控制和模块化生产，并且设计的电路拓扑本身从结构上兼具了三相电能自动互平衡功能，从而解决了固态变压器的实用化问题。

本发明的目的是采用下述技术方案实现的：

本发明提供一种双向潮流控制的多电平互平衡固态变压器，其改进之处在于，所述固态变压器为利用互平衡结构设计的三相固态变压器，采用AC-DC-AC的三阶式变换结构，包括高压级、隔离级和低压级，所述高压级和隔离级三相结构相同的变压器；高压级和隔离级均由子单元构成；低压级为单独整体模块实现自动互平衡结构；

所述高压级三相子单元按星形方式连接，低压级为三相四线接线方式的交流输出端；

在供电模式时，所述高压级为输入端，低压级为三相四线接线方式的输出端；在并网模式时，所述高压级为输出级，低压级直流母线为输入级；

所述固态变压器能够实现功率双向流动。

进一步地，高压级子单元采用二极管箝位型多电平单相全桥模块；所述多电平单相全桥模块的电平数量根据固态变压器高压侧额定电压和电力电子器件的耐压水平设定；

所述多电平单相全桥模块在供电模式时，采用SVPWM整流运行方式；在并网模式时，采用SVPWM逆变运行方式。

进一步地，所述多电平单相全桥模块，包括两相四桥臂，每相的上下两桥臂通过箝位二极管串联支路连接；每个桥臂由IGBT器件串联构成；所述二极管串联支路由二极管串联组成；

两相四桥臂均与高压级直流母线并联，所述高压级直流母线由两组电容串联构成；高压级直流母线的中点分别与每相上下两桥臂中箝位二极管串联支路的中点相连。

进一步地，所述隔离级子单元包括二极管箝位型多电平单相半桥模块、高频变压器和单相H桥；

所述二极管箝位型多电平单相半桥模块与高压级的二极管箝位型多电平单相全桥模块通过高压级直流母线背靠背连接，通过高压级直流母线中点分别与二极管箝位型多电平单相半桥模块和高频变压器高压侧的1路输入端连接；

高频变压器为1入3出结构，用于实现高压侧和低压侧高频方波电压等级变换和电气隔离；

所述单相H桥的个数为3，3个单相H桥对应与高频变压器的3个输出端连接，3个单相H桥对应的3路输出接入低压级直流母线并联模块。

进一步地，当功率由固态变压器的高压级向低压级流动时，隔离级前置的二极管箝位型多电平单相半桥模块将直流变换成高频方波，由高频变压器磁耦合到低压级，再由后置的3个单相H桥重新整流成直流；

当功率由固态变压器的低压级向高压级流动时，后置的3个单相H桥进行直流逆变，前置的二极管箝位型多电平单相半桥模块用于整流；

三相隔离级的子单元，组合在一起构成三相固态变压器的隔离级。

进一步地，所述二极管箝位型多电平单相半桥模块，包括：带箝位二极管串联支路的半桥；半桥包括上下两桥臂，每个桥臂由IGBT器件串联构成；所述二极管串联支路由二极管串联组成；二极管箝位多电平单相半桥模块与高压级直流母线并联，所述高压级直流母线由上下两组电容构成；箝位二极管串联支路的中点与高压级直流母线的中点相连。

进一步地，所述三相固态变压器的低压级用于实现将从隔离级来的直流变换成所需要的交流；所述低压级包括低压级直流母线并联模块、3个单相全桥逆变模块和3个LC滤波器；

进一步地，所述低压级直流母线并联模块将隔离级3个子单元形成的直流输出DC_Ai、DC_Bi、DC_Ci对应地并联在一起，组成三相固态变压器低压级3个单相全桥逆变模块的低压级直流母线DC_a、DC_b、DC_c，三条低压级直流母线的直流输出分别与3个单相全桥逆变模块连接。

进一步地，所述3个单相全桥逆变模块结构相同，每个单相全桥逆变模块包括两相四桥臂，每相的上下两桥臂通过1个LC滤波器连接，所述3个LC滤波器分别为第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器；

所述3个LC滤波器均由滤波电感和滤波电容组成，第一滤波器的滤波电感连接在单相全桥逆变模块其中一相的上下两桥臂之间作为输出端，其滤波电容连接在另一相的上下两桥臂之间，再分别与第二滤波器和第三滤波器的滤波电容并联作为第四输出端；第二滤波器的滤波电感作为第二个输出端，第三滤波器的滤波电感作为第三输出端，

上述四个输出端形成三相四接线方式固态变压器的输出端。

本发明基于另一目的提供的一种双向潮流控制的多电平互平衡固态变压器的实现方法，其改进之处在于，所述方法采用模块化多电平固态变压器实现，在供电模式下包括下述步骤：

A、将电网工频正弦波交流电输入到固态变压器的高压级，所述工频正弦波交流电经高压级变换模块以SVPWM调制控制方式整流为直流，并保持直流电压恒定，功率因数单位运行，输入到固态变压器的隔离级；

B、隔离级前置的二极管箝位型多电平单相半桥模块将直流电变换成高频方波，由1入3出的高频变压器磁耦合到低压，再由后置的3个单相H桥重新整流成直流后输入到固态变压器的低压级；

C、低压级的低压直流母线并联模块将隔离级3个子单元形成的直流输出DC_Ai、DC_Bi、DC_Ci对应地并联在一起，组成三相固态变压器低压级3个单相全桥逆变模块的低压级直流母线DC_a、DC_b、DC_c（这种连接方式使发明自动具备了三相互平衡的功能，不用再进行其他控制措施，从结构上解决了高低压侧系统不平衡的相互影响），三条低压级直流母线的直流输出到3个单相全桥逆变模块；3个单相全桥逆变模块经LC滤波器通过逆变控制输出所需要的低压交流。

进一步地，所述方法采用模块化多电平固态变压器实现，在并网模式下包括下述步骤：

①将直流电输入到低压级三条低压级直流母线，三条低压级直流母线的直流输出到3个单相全桥逆变模块；3个单相全桥逆变模块经LC滤波器，通过逆变控制输出所需要的低压交流；

②直流输入通过低压级直流母线并联模块经隔离级后置的3个单相H桥进行直流逆变，将直流变换为高频交流方波，经高频变压器升压后输入到前置的二极管箝位型多电平单相半桥模块用于整流，将高频交流方波整流为直流，经高压级直流母线输入到高压级；

③高压级通过并网逆变控制将直流逆变为符合电网并网要求的工频正弦波交流电，向电网送电。

与现有技术比，本发明达到的有益效果是：

1、本发明以全控型复合器件绝缘栅双极性晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT）构建三相多电平互平衡固态变压器主电路拓扑，既可以解决适应电网需求的高电压问题，还能从拓扑功能上自动完成三相供电的互平衡功能，而且具备四象限运行能力，方便双向功率流控制，同时方便模块化生产，从而解决研制面向实际应用的商用性固态变压器问题。

2、本发明的固态变压器基于互平衡技术设计，采用的主结构为AC-DC-AC方式，具备高压级、隔离级和低压级。主电路拓扑高压级采用了二极管箝位型多电平结构变换器，多电平结构可以使输出电压谐波含量更低，器件开关频率低，开关损耗小，器件应力小，无需动态均压，从而使固态变压器适应更高的电压等级。整个三相系统采用独立结构方便三相的独立控制和模块化生产，并且设计的电路拓扑本身兼具了三相电能自动互平衡功能，从而解决了固态变压器的实用化问题。

3、本发明提供的固态变压器采用二极管箝位多电平结构，既可以降低器件使用数量又可以适应较高电压等级；采用三相子单元结构，即方便三相独立控制又可以实现模块化生产。

4、隔离级中的高频变压器采用1相变3相以及低压级直流母线交错并联的互平衡设计，可以实现当低压侧或高压侧系统发生三相不平衡时，不用采用特殊控制策略就能自动维持整个系统原有的平衡状态。隔离级中采用多电平单相半桥结构，由于隔离级的电能控制要求不高仅仅只是电气隔离和电压等级变换，所以在满足基本要求的情况下这种结构有利于节省器件数量，降低能耗和成本。

5、低压直流母线并联模块将隔离级3个单元形成的直流输出对应地并联在一起，组成三相固态变压器低压级3个单相全桥逆变模块的直流母线，在低压母线直流侧交错并联，其最大优点是从结构上解决了固态变压器高、低压侧系统不平衡的相互影响，而且自动提高了供电可靠性，只要一个子模块运行正常就能保证基本用电，大大提高了运行可靠性，结构简单，控制方便，这也是实现该固态变压器自动互平衡的关键拓扑技术。

6、本发明提供的固态变压器能够实现功率双向流动。

附图说明

图1是本发明提供的双向潮流控制的模块化多电平互平衡固态变压器的拓扑结构图；

图2是本发明提供的双向潮流控制的模块化多电平互平衡固态变压器的原理图；

图3是本发明提供的模块化多电平互平衡固态变压器的低压级直流母线并联模块接线图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

本发明提供的双向潮流控制的模块化多电平互平衡固态变压器的拓扑结构图如图1所示，采用AC-DC-AC的3阶式变换结构，即包括一个高压级，一个隔离级和一个低压级，一个应用三相互平衡设计的固态变压器的高压级和隔离级由三个“一相变三相”子单元构成。

1.高压级：

为符合实际电压等级需求，高压级子单元采用二极管箝位型多电平单相全桥模块，单相全桥的电平数量取决于高压侧额定电压和电力电子器件的耐压水平，本发明提供的双向潮流控制的模块化多电平互平衡固态变压器的原理图如图2所示，以三电平结构为例，也可方便扩展到更高电平。这种结构使谐波含量少，开关损耗较小，效率高。为了保证高压侧系统的电流具有良好正弦波形和实现功率因数灵活控制，单相全桥采用SVPWM整流运行方式，双向潮流控制时加入并网逆变控制功能。三相高压级子单元的结成星形“Y”结构形式，构成三相固态变压器的高压级。

多电平单相全桥模块包括两相四桥臂，每相的上下两桥臂通过箝位二极管串联支路连接；每个桥臂由IGBT器件串联构成；所述二极管串联支路由二极管串联组成。两相四桥臂均与高压级直流母线并联，所述高压级直流母线由两组电容串联构成；高压级直流母线的中点分别与每相上下两桥臂中箝位二极管串联支路的中点相连。

2.隔离级：

隔离级子单元由1个前置二极管箝位型多电平单相半桥模块、1个1入3出高频变压器和3个后置H桥组成。后置H桥为单相结构。前置整流多电平单相半桥模块与高压级的单相多电平全桥模块整流背靠背连接，完成DC/高频方波变换，与高频变压器高压侧1路输入连接，此处采用多电平单相半桥结构是因为由于隔离级的电能控制要求不高仅仅只是电气隔离和电压等级变换，所以在满足基本要求的情况下这种结构有利于节省器件数量，降低能耗和成本。高频变压器1入3出，实现高压侧和低压侧高频方波电压等级变换和电气隔离。后置3个单相H桥与高频变压器的3个输出对应连接，3路输出接入低压级直流母线并联模块，与其他两相的子单元直流输出交叉并联。

当功率由高压级向低压级流动时，前置多电平单相半桥将直流变换成高频方波，由高频变压器磁耦合到低压，再由后置H桥重新整流成直流。

反之，后置H桥进行直流逆变，前置多电平单相半桥模块负责整流。三相隔离级的子单元，组合在一起构成三相固态变压器的隔离级。

所述二极管箝位型多电平单相半桥模块包括带箝位二极管串联支路的半桥；半桥包括上下两桥臂，每个桥臂由IGBT器件串联构成；所述二极管串联支路由二极管串联组成。

3.低压级：

整个三相低压级主要实现将从隔离级来的直流变成所需要的交流。它包括低压级直流母线并联模块、3个单相全桥逆变模块和LC滤波器构成。在构成三相固态变压器低压级时，如图3所示，低压直流母线并联模块将隔离级3个单元形成的直流输出DC_Ai、DC_Bi、DC_Ci（i=1，2，3）对应地并联在一起，组成三相固态变压器低压级3个单相全桥逆变模块的直流母线DC_a、DC_b、DC_c。这种在低压母线直流侧交错并联的最大优点是从结构上解决了固态变压器高、低压侧系统不平衡的相互影响，而且自动提高了供电可靠性，只要一个子模块运行正常就能保证基本用电，大大提高了运行可靠性，结构简单，控制方便，这也是实现该固态变压器自动互平衡的关键拓扑技术。3个单相全桥逆变模块经LC滤波器输出所需要的低压交流，采用单相控制的电压瞬时值和有效值双闭环控制，保证电能质量，最后形成三相四线接线方式的输出。

3个单相全桥逆变模块结构相同，每个单相全桥逆变模块包括两相四桥臂，每相的上下两桥臂通过1个LC滤波器连接，所述3个LC滤波器分别为第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器；

所述3个LC滤波器均由滤波电感和滤波电容组成，第一滤波器的滤波电感连接在单相全桥逆变模块其中一相的上下两桥臂之间作为输出端，其滤波电容连接在另一相的上下两桥臂之间后，分别与第二滤波器和第三滤波器的滤波电容并联作为第四输出端；第二滤波器的滤波电感作为第二个输出端，第三滤波器的滤波电感作为第三输出端，

上述四个输出端形成三相四接线方式固态变压器的输出端。

本发明还提供一种双向潮流控制的模块化多电平互平衡固态变压器的实现方法，该方法采用模块化多电平固态变压器实现，供电模式下包括下述步骤：

A、将电网工频正弦波交流电输入到固态变压器的高压级，所述工频正弦波交流电经高压级变换模块以SVPWM调制控制方式整流为直流并保持直流电压恒定，功率因数单位运行，输入到固态变压器的隔离级；

B、隔离级前置的二极管箝位型多电平单相半桥模块将直流电变换成高频方波，由1入3出的高频变压器磁耦合到低压，再由后置的3个单相H桥重新整流成直流后输入到固态变压器的低压级；

C、低压级的低压直流母线并联模块将隔离级3个子单元形成的直流输出DC_Ai、DC_Bi、DC_Ci对应地并联在一起，组成三相固态变压器低压级3个单相全桥逆变模块的低压级直流母线DC_a、DC_b、DC_c，这种连接方式使发明自动具备了三相互平衡的功能，不用再进行其他控制措施，从结构上解决了高低压侧系统不平衡的相互影响。三条低压级直流母线的直流输出到3个单相全桥逆变模块；3个单相全桥逆变模块经LC滤波器通过逆变控制输出所需要的低压交流。

本发明还提供一种双向潮流控制的模块化多电平互平衡固态变压器的实现方法，所述方法采用模块化多电平固态变压器实现，并网模式下包括下述步骤：

①将直流电输入到低压级三条低压级直流母线，三条低压级直流母线的直流输出到3个单相全桥逆变模块；3个单相全桥逆变模块经LC滤波器，通过逆变控制输出所需要的低压交流；

②直流输入通过低压级直流母线并联模块经隔离级后置的3个单相H桥进行直流逆变，将直流变换为高频交流方波，经高频变压器升压后输入到前置的二极管箝位型多电平单相半桥模块用于整流，将高频交流方波整流为直流，经高压级直流母线输入到高压级；

③高压级通过并网逆变控制将直流逆变为符合电网并网要求的工频正弦波交流电，向电网送电。

本发明的固态变压器基于互平衡技术设计，采用的主结构为AC-DC-AC方式，具备高压级、隔离级和低压级。主电路拓扑高压级采用了二极管箝位型多电平结构变换器，多电平结构可以使输出电压谐波含量更低，器件开关频率低，开关损耗小，器件应力小，无需动态均压，从而使固态变压器适应更高的电压等级。整个三相固态变压器采用独立结构方便三相的独立控制和模块化生产，并且设计的电路拓扑本身兼具了三相电能自动互平衡功能，从而解决了固态变压器的实用化问题。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (11)

1.一种双向潮流控制的多电平互平衡固态变压器，其特征在于，所述固态变压器为利用互平衡结构设计的三相固态变压器，采用AC-DC-AC的三阶式变换结构，包括高压级、隔离级和低压级，所述高压级和隔离级三相结构相同的变压器；高压级和隔离级均由子单元构成；低压级为单独整体模块实现自动互平衡结构； 

所述高压级三相子单元按星形方式连接，低压级为三相四线接线方式的交流输出端； 

在供电模式时，所述高压级为输入端，低压级为三相四线接线方式的输出端；在并网模式时，所述高压级为输出级，低压级直流母线为输入级； 

所述固态变压器能够实现功率双向流动。 

2.如权利要求1所述的多电平互平衡固态变压器，其特征在于，高压级子单元采用二极管箝位型多电平单相全桥模块；所述多电平单相全桥模块的电平数量根据固态变压器高压侧额定电压和电力电子器件的耐压水平设定； 

所述多电平单相全桥模块在供电模式时，采用SVPWM整流运行方式；在并网模式时，采用SVPWM逆变运行方式。 

3.如权利要求2所述的多电平互平衡固态变压器，其特征在于，所述多电平单相全桥模块，包括两相四桥臂，每相的上下两桥臂通过箝位二极管串联支路连接；每个桥臂由IGBT器件串联构成；所述二极管串联支路由二极管串联组成； 

两相四桥臂均与高压级直流母线并联，所述高压级直流母线由两组电容串联构成；高压级直流母线的中点分别与每相上下两桥臂中箝位二极管串联支路的中点相连。 

4.如权利要求1所述的多电平互平衡固态变压器，其特征在于，所述隔离级子单元包括二极管箝位型多电平单相半桥模块、高频变压器和单相H桥； 

所述二极管箝位型多电平单相半桥模块与高压级的二极管箝位型多电平单相全桥模块通过高压级直流母线背靠背连接，通过高压级直流母线中点分别与二极管箝位型多电平单相半桥模块和高频变压器高压侧的1路输入端连接； 

高频变压器为1入3出结构，用于实现高压侧和低压侧高频方波电压等级变换和电气隔离； 

所述单相H桥的个数为3，3个单相H桥对应与高频变压器的3个输出端连接，3个单相H桥对应的3路输出接入低压级直流母线并联模块。 

5.如权利要求4所述的多电平互平衡固态变压器，其特征在于，当功率由固态变压器的高压级向低压级流动时，隔离级前置的二极管箝位型多电平单相半桥模块将直流变换成高频方波，由高频变压器磁耦合到低压级，再由后置的3个单相H桥重新整流成直流； 

当功率由固态变压器的低压级向高压级流动时，后置的3个单相H桥进行直流逆变，前置的二极管箝位型多电平单相半桥模块用于整流； 

三相隔离级的子单元，组合在一起构成三相固态变压器的隔离级。 

6.如权利要求4所述的多电平互平衡固态变压器，其特征在于，所述二极管箝位型多电平单相半桥模块，包括：带箝位二极管串联支路的半桥；半桥包括上下两桥臂，每个桥臂由IGBT器件串联构成；所述二极管串联支路由二极管串联组成；二极管箝位多电平单相半桥模块与高压级直流母线并联，所述高压级直流母线由上下两组电容构成；箝位二极管串联支路的中点与高压级直流母线的中点相连。 

7.如权利要求1所述的多电平互平衡固态变压器，其特征在于，所述三相固态变压器的低压级用于实现将从隔离级来的直流变换成所需要的交流；所述低压级包括低压级直流母线并联模块、3个单相全桥逆变模块和3个LC滤波器。 

8.如权利要求7所述的多电平互平衡固态变压器，其特征在于，所述低压级直流母线并联模块将隔离级3个子单元形成的直流输出DC_Ai、DC_Bi、DC_Ci对应地并联在一起，组成三相固态变压器低压级3个单相全桥逆变模块的低压级直流母线DC_a、DC_b、DC_c，三条低压级直流母线的直流输出分别与3个单相全桥逆变模块连接。 

9.如权利要求7所述的多电平互平衡固态变压器，其特征在于，所述3个单相全桥逆变模块结构相同，每个单相全桥逆变模块包括两相四桥臂，每相的上下两桥臂通过1个LC滤波器连接，所述3个LC滤波器分别为第一滤波器、第二滤波器和第三滤波器； 

所述3个LC滤波器均由滤波电感和滤波电容组成，第一滤波器的滤波电感连接在单相全桥逆变模块其中一相的上下两桥臂之间作为输出端，其滤波电容连接在另一相的上下两桥臂之间，再分别与第二滤波器和第三滤波器的滤波电容并联作为第四输出端；第二滤波器的滤波电感作为第二个输出端，第三滤波器的滤波电感作为第三输出端， 

上述四个输出端形成三相四接线方式固态变压器的输出端。 

10.一种双向潮流控制的多电平互平衡固态变压器的实现方法，其特征在于，所述方法采用模块化多电平固态变压器实现，在供电模式下包括下述步骤： 

A、将电网工频正弦波交流电输入到固态变压器的高压级，所述工频正弦波交流电经高压级变换模块以SVPWM调制控制方式整流为直流，并保持直流电压恒定，功率因数单位运行，输入到固态变压器的隔离级； 

B、隔离级前置的二极管箝位型多电平单相半桥模块将直流电变换成高频方波，由1入3出的高频变压器磁耦合到低压，再由后置的3个单相H桥重新整流成直流后输入到固态变压 器的低压级； 

C、低压级的低压直流母线并联模块将隔离级3个子单元形成的直流输出DC_Ai、DC_Bi、DC_Ci对应地并联在一起，组成三相固态变压器低压级3个单相全桥逆变模块的低压级直流母线DC_a、DC_b、DC_c，三条低压级直流母线的直流输出到3个单相全桥逆变模块；3个单相全桥逆变模块经LC滤波器通过逆变控制输出所需要的低压交流。 

11.如权利要求10所述的双向潮流控制的多电平互平衡固态变压器的实现方法，其特征在于，所述方法采用模块化多电平固态变压器实现，在并网模式下包括下述步骤： 

①将直流电输入到低压级三条低压级直流母线，三条低压级直流母线的直流输出到3个单相全桥逆变模块；3个单相全桥逆变模块经LC滤波器，通过逆变控制输出所需要的低压交流； 

②直流输入通过低压级直流母线并联模块经隔离级后置的3个单相H桥进行直流逆变，将直流变换为高频交流方波，经高频变压器升压后输入到前置的二极管箝位型多电平单相半桥模块用于整流，将高频交流方波整流为直流，经高压级直流母线输入到高压级； 

③高压级通过并网逆变控制将直流逆变为符合电网并网要求的工频正弦波交流电，向电网送电。 

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