CN106452096A - 一种电桥结构、换流电路及电力电子变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例提供了一种电桥结构、换流电路及电力电子变压器，其中电桥结构正向将输入的交流电压直接调制成方波电压，省去了DC/AC的转换；逆向可以将输入的方波电压直接调制成交流电压(正弦波)，较中高频方波电压整流成直流电压再进行脉冲宽度(PWM)调制的拓扑结构，可以减小一级。使得包含该电桥结构的电路，比如换流电路等的转换效率得到有效提高，电路结构也更为紧凑，进而使包含上述换流电路的电力电子变压器的转换效率更高，体积更小。

Description

一种电桥结构、换流电路及电力电子变压器
技术领域
本发明涉及电力设备技术领域，具体涉及一种电桥结构、换流电路及电力电子变压器。
背景技术
电力电子变压器又称固态变压器，是近年来随着电力电子技术发展而引起人们关注的新型电网配电变压装置。它采用最新的电力电子变流技术，将工频交流电转换为高频交流电或直流电，然后用高频变压器进行隔离，以实现电压电流的变换，最后将高频交流电转换为工频交流电或者将直流电逆变为工频交流电，供电网用户使用。电力电子变压器除了具备常规变压器的变压、隔离、能量传递等功能外，还具备无功补偿、谐波治理、电网互联、新能源并网等功能，有望在未来电网中得到广泛应用。
现有技术中，传统的多电平拓扑的电力电子变压器，每相桥臂包含多个级联的子模块，每个子模块可以包括H桥或者半桥整流电路，交流电经上述子模块整流成直流电后需要再通过DC/AC转换模块调制成方波电压，再经AC/DC转换模块调制成低压直流电，转换级数多，导致转换效率低、占地面积大。
发明内容
因此，本发明实施例要解决的技术问题在于现有技术中的电力电子变压器转换效率低、占地面积大。
为此，本发明实施例提供了如下技术方案：
本发明实施例提供了一种电桥结构，包括：第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，所述第一桥臂和所述第四桥臂的串联支路与所述第二桥臂和所述第三桥臂的串联支路并联连接；所述第一桥臂与所述第四桥臂的公共端的引出端同所述第二桥臂和所述第三桥臂的公共端的引出端一起构成所述电桥结构的第一侧，所述第一桥臂与所述第二桥臂的公共端的引出端同所述第三桥臂和所述第四桥臂的公共端的引出端一起构成所述电桥结构的第二侧；所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂和所述第四桥臂上均包括至少一组开关组，所述开关组中的开关器件导通时，其对应桥臂上的电流能双向流动，所述开关组中的开关器件关断时，其对应桥臂上的电流被截断；当第一交流电压从所述电桥结构的第一侧或者第二侧输入后,通过控制所述电桥结构各个桥臂上所述开关器件的导通或者关断将所述第一交流电压调制成第一方波电压后从所述电桥结构的第二侧或者第一侧输出；当第二方波电压从所述电桥结构的第二侧或者第一侧输入后，通过控制所述电桥结构各个桥臂上所述开关器件的导通或者关断将所述第二方波电压调制成第二交流电压后从所述电桥结构的第一侧或者第二侧输出。
可选地，本发明实施例所述的电桥结构，每个所述开关组中均反向串联连接有两个双向开关组件，且所述第一桥臂和所述第四桥臂上相邻的两个所述双向开关组件以及所述第二桥臂和所述第三桥臂上相邻的两个所述双向开关组件均正向串联连接；所述第一桥臂和所述第二桥臂上相邻的两个所述双向开关组件以及所述第三桥臂和所述第四桥臂上相邻的两个所述双向开关组件均反向串联连接。
可选地，本发明实施例所述的电桥结构，所述双向开关组件包括一个二极管和一个开关器件，且所述二极管和所述开关器件反向并联连接。
本发明实施例还提供了一种换流电路，包括至少一条换流支路，每条所述换流支路包括：多个上述电桥结构，分别对应三相交流电，且每相包括相同数量的所述电桥结构，同一相的相邻所述电桥结构间的第一侧或者第二侧级联连接，每相中级联连接的所述电桥结构的其中一端的端口与其它两相对应位置的端口连接，另一端的端口作为该相的交流接口；电压转换子单元，其原边侧与所述电桥结构的第二侧或者第一侧连接，对所述电桥结构的第二侧或者第一侧输出的电压进行隔离变压后从其副边侧输出；至少一个整流子单元，其交流侧与所述电压转换子单元的一个副边侧连接，将从该副边侧接收的电压整流成直流电压后输出。
可选地，本发明实施例所述的换流电路，所述电压转换子单元包括至少一个变压器，所述变压器的原边侧包括多个原边绕组，分别与其对应的所述电桥结构的第二侧或者第一侧连接，副边侧包括至少一个副边绕组，与对应的所述整流子单元的交流侧连接。
可选地，本发明实施例所述的换流电路，所述电压转换子单元包括至少三个双绕组结构的变压器，且所述换流电路包括至少三个整流子单元，与所述变压器一一对应；所述变压器原边侧的原边绕组与其对应的所述电桥结构的第二侧或者第一侧连接，副边侧的副边绕组与其对应的所述整流子单元的交流侧连接。
可选地，本发明实施例所述的换流电路，所述整流子单元包括至少一个整流子电路，所述整流子电路包括第一开关器件T1、第二开关器件T2、第三开关器件T3、第四开关器件T4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4；所述第一开关器件T1和所述第三开关器件T3的串联支路与所述第二开关器件T2和所述第四开关器件T4的串联支路并联连接，所述第一二极管D1、所述第二二极管D2、所述第三二极管D3和所述第四二极管D4分别与所述第一开关器件T1、所述第二开关器件T2、所述第三开关器件T3和所述第四开关器件T4反并联，所述第一开关器件T1和所述第三开关器件T3的公共端与所述第二开关器件T2和所述第四开关器件T4的公共端作为所述整流子单元的交流侧，所述两个串联支路并联连接后的公共端作为所述整流子单元的直流侧。
可选地，本发明实施例所述的换流电路，所述整流子单元的直流侧或者串联或者并联，并将直流侧或者串联或者并联后的所述整流子单元的直流侧作为隔离转换直流接口。
可选地，本发明实施例所述的换流电路，还包括至少一个直流电容器，与所述整流子单元的直流侧或者串联或者并联后的所述整流子单元的直流侧并联连接，并将所述直流电容器的电压输出端作为隔离转换直流接口。
可选地，本发明实施例所述的换流电路，还包括至少一条逆变支路，每条所述逆变支路的直流侧与所述隔离转换直流接口连接，并将所述逆变支路的交流侧作为隔离转换交流接口。
本发明实施例还提供了一种电力电子变压器，包括上述换流电路。
本发明实施例技术方案，具有如下优点：
本发明实施例提供了一种电桥结构，该电桥结构正向可以将输入的交流电压直接调制成方波电压，省去了DC/AC的转换；逆向可以将输入的方波电压直接调制成交流电压(正弦波)，较中高频方波电压整流成直流电压再进行脉冲宽度(PWM)调制的拓扑结构，可以减小一级。使得包含该电桥结构的电路，比如换流电路等的转换效率得到有效提高，电路结构也更为紧凑，进而使包含上述换流电路的电力电子变压器的转换效率更高，体积更小。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中电桥结构的一个具体实例的电路原理图；
图2为本发明实施例2中换流电路的一个具体实例的原理框图；
图3为本发明实施例2换流电路中电压转换子单元的一个具体实例的结构示意图；
图4为本发明实施例2中的换流电路在包括图3所示结构的电压转换子单元时的一个具体实例的电路原理图；
图5为本发明实施例2换流电路中电压转换子单元的另一个具体实例的结构示意图；
图6为本发明实施例2中的换流电路在包括图5所示结构的电压转换子单元时的一个具体实例的电路原理图；
图7为本发明实施例2换流电路中整流子单元的一个具体实例的电路原理图；
图8为本发明实施例2中的换流电路的另一个具体实例的原理框图。
附图标记：
1-换流支路；2-直流电容器；3-逆变支路；11-电桥结构；12-电压转换子单元；13-整流子单元。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供了一种电桥结构，如图1所示，包括：第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，第一桥臂和第四桥臂的串联支路与第二桥臂和第三桥臂的串联支路并联连接；第一桥臂与第四桥臂的公共端的引出端同第二桥臂和第三桥臂的公共端的引出端一起构成电桥结构的第一侧，第一桥臂与第二桥臂的公共端的引出端同第三桥臂和第四桥臂的公共端的引出端一起构成电桥结构的第二侧。
第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂上均包括至少一组开关组，开关组中的开关器件导通时，其对应桥臂上的电流能双向流动，开关组中的开关器件关断时，其对应桥臂上的电流被截断。
当第一交流电压从电桥结构的第一侧或者第二侧输入后,通过控制电桥结构各个桥臂上开关器件的导通或者关断将第一交流电压调制成第一方波电压后从电桥结构的第二侧或者第一侧输出；当第二方波电压从电桥结构的第二侧或者第一侧输入后，通过控制电桥结构上各个桥臂开关器件的导通或者关断将第二方波电压调制成第二交流电压后从电桥结构的第一侧或者第二侧输出。具体地，若第一交流电压从电桥结构的第一侧输入，则调制后的第一方波电压从电桥结构的第二侧输出，此种情况下第二方波电压从电桥结构的第二侧输入时，调制后的第二交流电压从电桥结构的第一侧输出；若第一交流电压从电桥结构的第二侧输入，则调制后的第一方波电压从电桥结构的第一侧输出，此种情况下第二方波电压从电桥结构的第一侧输入时，调制后的第二交流电压从电桥结构的第二侧输出。可选地，通过脉冲宽度(PWM)调制方法控制电桥结构各个桥臂上开关器件的导通或者关断。
可见，本实施例中的电桥结构正向可以将输入的交流电压直接调制成方波电压，省去了DC/AC的转换；逆向可以将输入的方波电压直接调制成交流电压(正弦波)，较中高频方波电压整流成直流电压再进行脉冲宽度(PWM)调制的拓扑结构，可以减小一级。使得包含该电桥结构的电路，比如换流电路等的转换效率得到有效提高，电路结构也更为紧凑，进而使包含上述换流电路的电力电子变压器的转换效率更高，体积更小。
可选地，本实施例中的电桥结构，第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂上均反向串联连接有两个双向开关组件，且第一桥臂和第四桥臂上相邻的两个双向开关组件以及第二桥臂和第三桥臂上相邻的两个双向开关组件均正向串联连接；第一桥臂和第二桥臂上相邻的两个双向开关组件以及第三桥臂和第四桥臂上相邻的两个双向开关组件均反向串联连接。
可选地，本实施例中的电桥结构，双向开关组件包括一个二极管和一个开关器件，且二极管和开关器件反向并联连接。比如第一桥臂上的两个开关器件导通时，正向时电流经靠近第一侧的二极管向与其串联的开关器件流入，逆向时电流经远离第一侧端的二极管向与其串联的开关器件流入，实现了电流的双向流动；若第一桥臂上的任意一个开关器件关断时，则电流被截止。具体地，开关器件可以为绝缘栅双极型晶体管。绝缘栅双极型晶体管集MOSFET和GTR的优点于一身，具有输入阻抗高、开关速度快、驱动电路简单、通态电压低、能承受高电压大电流等优点。当然开关器件也可以选用三极管、晶闸管、MOS管等具有开关功能的器件或者上述开关器件的串并联结构。
下面参照图1，以电桥结构的第一侧输入第二方波电压为例对本实施例中的电桥结构逆向经脉冲宽度(PWM)调制将输入的第二方波电压直接调制成第二交流电压(正弦波)的工作原理进行详细说明，电桥结构的第二侧输入第二方波电压时的调制过程以及电桥结构正向经脉冲宽度(PWM)调制将输入的第一交流电压直接调制成第一方波电压的调制过程与此相近似，不再累述。
1)当第二方波电压为正时，控制器通过比较调制波和载波幅值，当调制波幅值大于载波幅值时控制第一桥臂和第三桥臂上的双向开关组件开通，第二桥臂和第四桥臂上的双向开关组件关断；反之，当调制波幅值小于载波幅值时控制第二桥臂和第四桥臂上的双向开关组件开通，第一桥臂和第三桥臂上的双向开关组件关闭。
2)当第二方波电压为负时，控制器通过比较调制波和载波幅值，当调制波幅值大于载波幅值时控制第二桥臂和第四桥臂上的双向开关组件开通，第一桥臂和第三桥臂上的双向开关组件关闭；反之，当调制波幅值小于载波幅值时控制第一桥臂和第三桥臂上的双向开关组件开通，第二桥臂和第四桥臂上的双向开关组件关断。
本实施例中的电桥结构经上述脉冲宽度(PWM)调制就可以将第一侧输入第二方波电压调制成第二交流电压并从第二侧输出了。
可见，本实施例中的电桥结构正向可以将输入的交流电压直接调制成方波电压，省去了DC/AC转换电路；逆向可以将输入的方波电压直接调制成交流电压(正弦波)，较中高频方波电压整流成直流电压再进行脉冲宽度(PWM)调制的拓扑结构，可以减小一级。使得包含该电桥结构的电路，比如换流电路等的转换效率得到有效提高，电路结构也更为紧凑，进而使包含上述换流电路的电力电子变压器的转换效率更高，体积更小。
实施例2
本实施例提供了一种换流电路，如图2所示，包括至少一条换流支路1，每条换流支路1包括：
多个实施例1中的电桥结构11，分别对应三相交流电，且每相包括相同数量的电桥结构11，同一相的相邻电桥结构11间的第一侧或者第二侧级联连接，每相中级联连接的电桥结构11的其中一端的端口与其它两相对应位置的端口连接，另一端的端口作为该相的交流接口。
电压转换子单元12，其原边侧与电桥结构11的第二侧或者第一侧连接，对电桥结构11的第二侧或者第一侧输出的电压进行隔离变压后从其副边侧输出。具体地，若电桥结构11的第一侧级联连接，则电桥结构11的第二侧与电压转换子单元12的原边侧连接；若电桥结构11的第二侧级联连接，则电桥结构11的第一侧与电压转换子单元12的原边侧连接。
至少一个整流子单元13，其交流侧与电压转换子单元12的一个副边侧连接，将从该副边侧接收的电压整流成直流电压后输出。
具体地，多个电桥结构11级联连接，可以将通过交流接口输入的对应相的高电压交流电降低为较低的模块交流电压，为后期通过整流子单元13逆变为低压直流电压，以及将低压直流电压逆变为低压交流电压提供了便利。并且将高电压降为较低的模块电压后，电桥结构11可以将输入的模块交流电压调制为方波电压后输出，省去了DC/AC转换电路，在提高换流电路转换效率的同时，也使换流电路的结构更为紧凑，进而使包含上述换流电路的电力电子变压器的转换效率更高，体积更小。对电桥结构11进行脉冲宽度(PWM)调制的控制过程可以参考实施例1中的相关介绍。
可选地，本实施例中的换流电路，电压转换子单元12包括至少一个变压器，变压器的原边侧包括多个原边绕组，分别与其对应的电桥结构11的第二侧或者第一侧连接，副边侧包括至少一个副边绕组，与对应的整流子单元13的交流侧连接。具体地，可以根据需求将多个副边绕组串联后的输出端作为副边侧，与对应的整流子单元13的交流侧连接，可以增大电压转换子单元12输出电压的幅值；也可以将多个副边绕组并联后的输出端作为副边侧与对应的整流子单元13的交流侧连接，可以进一步降低电压转换子单元12副边侧输出电压的电压波动以及每个副边绕组中的电流值。如图3所示，为一个三入一出的中高频变压器。通过调节原、副边投入使用的绕组的匝数来调节该变压器的变比，得到需要的隔离变压后的电压值。换流支路各相中的电桥结构11输出的高频方波电压经该中高频变压器的隔离耦合，其交流侧的二倍频功率在相间自动平衡，各相的功率波动也可自动平衡，无需再在每个电桥结构11上安装大容量电容器了，大幅降低了整个换流电路的体积和造价，同时降低了均压的控制难度。
下面以图4所示的当变压器为三入一出的中高频变压器时的换流电路为例，详细说明变压器的隔离耦合原理，应当理解的是，该示例并非是对本发明的限定，应用中还可以选用六入多出、九入多出等多种结构的变压器，只要能使换流电路中三相间的电桥结构11输出的电压隔离耦合进而消除电压波动的变压器结构均可适用。
因为每相包含相同数量的电桥结构11，更有利于对每相中电桥结构11投入、切出的控制。以a相为例，流过a相中电桥结构11的电流和其两端电压为：
式中，Um为电桥结构11两端电压峰值，Im为流过电桥结构11电流峰值，ψ为功率因数角。
通过如下公式计算流过a相电桥结构11的瞬时功率：
可知a相电桥结构11的瞬时功率中包含直流分量和二倍频波动分量。
通过如下公式计算每个换流支路中a、b、c三相的高频方波电压经电压转换子单元12耦合后的输出功率：
因为交流电三相间对称运行，a、b、c相之间相差120°，通过电压转换子单元12将三相瞬时功率耦合相加时，二倍频波动抵消，确保了电压转换子单元12输出的功率基本无波动。无需再为抑制单相瞬时功率的波动而在每个电桥结构11上安装大容量电容器。
作为另一种可选的实施方式，本实施例中的换流电路，如图5、图6所示，电压转换子单元12包括至少三个双绕组结构的变压器，且换流电路包括至少三个整流子单元13，与变压器一一对应；变压器原边侧的原边绕组与其对应的电桥结构11的第二侧或者第一侧连接，副边侧的副边绕组与其对应的整流子单元13的交流侧连接。具体地，电压转换子单元12选用双绕组结构的变压器，其绕组数和容量减小，降低了安装难度和成本，并且如果将换流电路中各相对应的整流子单元13的直流侧并联，因为各相电桥结构11数量相同，也可以实现交流侧的二倍频功率在相间的自动平衡，从而有效减小与其输出端并联的直流电容的容值，进而降低整个换流电路的体积和造价。
可选地，如图7所示，本实施例中的换流电路，整流子单元13包括至少一个整流子电路，整流子电路包括第一开关器件T1、第二开关器件T2、第三开关器件T3、第四开关器件T4、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4。
第一开关器件T1和第三开关器件T3的串联支路与第二开关器件T2和第四开关器件T4的串联支路并联连接，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4分别与第一开关器件T1、第二开关器件T2、第三开关器件T3和第四开关器件T4反并联，第一开关器件T1和第三开关器件T3的公共端与第二开关器件T2和第四开关器件T4的公共端作为整流子单元13的交流侧，两个串联支路并联连接后的公共端作为整流子单元13的直流侧。可选地，第一开关器件T1、第二开关器件T2、第三开关器件T3、和第四开关器件T4可以为绝缘栅双极型晶体管。绝缘栅双极型晶体管集MOSFET和GTR的优点于一身，具有输入阻抗高、开关速度快、驱动电路简单、通态电压低、能承受高电压大电流等优点。当然开关器件也可以选用三极管、晶闸管、MOS管等具有开关功能的器件或者上述开关器件的串并联结构。上述结构的整流子单元13可将交流侧的方波电压转换成直流电压，也可将直流电压斩控成方波电压。
可选地，如图8所示，本实施例中的换流电路，整流子单元13的直流侧或者串联或者并联，并将串联或者并联后的整流子单元13的直流侧作为隔离转换直流接口。具体地，将整流子单元13的直流侧并联，可以进一步减小隔离转换直流接口输出的直流电压的波动，并且可以根据需要从整流子单元13并联连接的直流侧引出一个或者多个隔离转换直流接口；如果将整流子单元13的直流侧串联连接，能够增大隔离转换直流接口输出的电压的幅值。具体地连接方式可以根据具体情况进行选择。
可选地，本实施例中的换流电路，还包括至少一个直流电容器2，与整流子单元13的直流侧或者串联或者并联后的整流子单元13的直流侧并联连接，并将直流电容器的电压输出端作为隔离转换直流接口。具体地，通过在整流子单元13的直流侧或者串联或者并联后的直流侧并联连接一个直流电容器2，能够进一步抵消功率波动，使输出的隔离转换后的直流电压更为稳定。并且当电压转换子单元12包括能够三相耦合结构的变压器或者即使电压转换子单元12包括双绕组变压器，但是整流子单元13的直流侧并联连接时，因为已经抵消了大部分功率波动，直流电容器2只需选取极小容值的直流电容器即可。
可选地，本实施例中的换流电路，还包括至少一条逆变支路3，每条逆变支路3的直流侧与隔离转换直流接口连接，并将逆变支路3的交流侧作为隔离转换交流接口。具体地，逆变支路3可以包括现有技术中任意一种能够实现交直流逆变功能的逆变电路或者逆变器。
可见，本实施例中的换流电路，可以同时具备交流接口、隔离转换直流接口和隔离转换交流接口，能够满足中低压交直流配电网的多用应用场合。比如当换流电路的交流接口接35KV高压交流电时，经过该换流电路各相上的电桥结构11的分压调制、电压转换子单元12的隔离变压以及整流子单元13的整流，从其隔离转换直流接口可以获取到稳定的低压直流电压，再经逆变支路3的逆变处理，从其隔离转换交流接口可以获取到稳定的低压交流电压(比如380V的交流电压)；而当换流电路的隔离转换交流接口接380V低压交流电时，先经整流子单元13整流为低压方波电压，再经电压转换子单元12的隔离变压将方波电压传输至各相中的对应的电桥结构11的第二侧或者第一侧，经脉冲宽度(PWM)调制，每相中的每个电桥结构11的第一侧或者第二侧会输出一个正弦波交流电压，每相中的所有电桥结构11的正弦波交流电压叠加，就可以获取一个高幅值的正弦波交流电压从各相的交流接口输出。
实施例3
本实施例提供了一种电力电子变压器，包括实施例2中的换流电路。
本实施例中的电力电子变压器，其换流电路中的多个电桥结构11级联连接，可以将通过交流接口输入的对应相的高电压交流电降低为较低的模块交流电压，为后期通过整流子单元13逆变为低压直流电压，以及将低压直流电压逆变为低压交流电压提供了便利。并且将高电压降为较低的模块电压后，电桥结构11可以将输入的模块交流电压调制为方波电压后输出，省去了DC/AC转换电路，在提高换流电路转换效率的同时，也使换流电路的结构更为紧凑，进而使包含上述换流电路的电力电子变压器的转换效率更高，体积更小。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (11)

1.一种电桥结构，其特征在于，包括：第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂和第四桥臂，所述第一桥臂和所述第四桥臂的串联支路与所述第二桥臂和所述第三桥臂的串联支路并联连接；所述第一桥臂与所述第四桥臂的公共端的引出端同所述第二桥臂和所述第三桥臂的公共端的引出端一起构成所述电桥结构的第一侧，所述第一桥臂与所述第二桥臂的公共端的引出端同所述第三桥臂和所述第四桥臂的公共端的引出端一起构成所述电桥结构的第二侧；
所述第一桥臂、所述第二桥臂、所述第三桥臂和所述第四桥臂上均包括至少一组开关组，所述开关组中的开关器件导通时，其对应桥臂上的电流能双向流动，所述开关组中的开关器件关断时，其对应桥臂上的电流被截断；
当第一交流电压从所述电桥结构的第一侧或者第二侧输入后,通过控制所述电桥结构各个桥臂上所述开关器件的导通或者关断将所述第一交流电压调制成第一方波电压后从所述电桥结构的第二侧或者第一侧输出；当第二方波电压从所述电桥结构的第二侧或者第一侧输入后，通过控制所述电桥结构各个桥臂上所述开关器件的导通或者关断将所述第二方波电压调制成第二交流电压后从所述电桥结构的第一侧或者第二侧输出。
2.根据权利要求1所述的电桥结构，其特征在于，每个所述开关组中均反向串联连接有两个双向开关组件，且所述第一桥臂和所述第四桥臂上相邻的两个所述双向开关组件以及所述第二桥臂和所述第三桥臂上相邻的两个所述双向开关组件均正向串联连接；所述第一桥臂和所述第二桥臂上相邻的两个所述双向开关组件以及所述第三桥臂和所述第四桥臂上相邻的两个所述双向开关组件均反向串联连接。
3.根据权利要求1或2所述的电桥结构，其特征在于，所述双向开关组件包括一个二极管和一个开关器件，且所述二极管和所述开关器件反向并联连接。
4.一种换流电路，其特征在于，包括至少一条换流支路(1)，每条所述换流支路(1)包括：
多个权利要求1或2所述的电桥结构(11)，分别对应三相交流电，且每相包括相同数量的所述电桥结构(11)，同一相的相邻所述电桥结构(11)间的第一侧或者第二侧级联连接，每相中级联连接的所述电桥结构(11)的其中一端的端口与其它两相对应位置的端口连接，另一端的端口作为该相的交流接口；
电压转换子单元(12)，其原边侧与所述电桥结构(11)的第二侧或者第一侧连接，对所述电桥结构(11)的第二侧或者第一侧输出的电压进行隔离变压后从其副边侧输出；
至少一个整流子单元(13)，其交流侧与所述电压转换子单元(12)的一个副边侧连接，将从该副边侧接收的电压整流成直流电压后输出。
5.根据权利要求4所述的换流电路，其特征在于，所述电压转换子单元(12)包括至少一个变压器，所述变压器的原边侧包括多个原边绕组，分别与其对应的所述电桥结构(11)的第二侧或者第一侧连接，副边侧包括至少一个副边绕组，与对应的所述整流子单元(13)的交流侧连接。
6.根据权利要求4所述的换流电路，其特征在于，所述电压转换子单元(12)包括至少三个双绕组结构的变压器，且所述换流电路包括至少三个整流子单元(13)，与所述变压器一一对应；
所述变压器原边侧的原边绕组与其对应的所述电桥结构(11)的第二侧或者第一侧连接，副边侧的副边绕组与其对应的所述整流子单元(13)的交流侧连接。
7.根据权利要求4-6任一项所述的换流电路，其特征在于，所述整流子单元(13)包括至少一个整流子电路，所述整流子电路包括第一开关器件(T1)、第二开关器件(T2)、第三开关器件(T3)、第四开关器件(T4)、第一二极管(D1)、第二二极管(D2)、第三二极管(D3)和第四二极管(D4)；
所述第一开关器件(T1)和所述第三开关器件(T3)的串联支路与所述第二开关器件(T2)和所述第四开关器件(T4)的串联支路并联连接，所述第一二极管(D1)、所述第二二极管(D2)、所述第三二极管(D3)和所述第四二极管(D4)分别与所述第一开关器件(T1)、所述第二开关器件(T2)、所述第三开关器件(T3)和所述第四开关器件(T4)反并联，所述第一开关器件(T1)和所述第三开关器件(T3)的公共端与所述第二开关器件(T2)和所述第四开关器件(T4)的公共端作为所述整流子单元(13)的交流侧，所述两个串联支路并联连接后的公共端作为所述整流子单元(13)的直流侧。
8.根据权利要求4-6任一项所述的换流电路，其特征在于，所述整流子单元(13)的直流侧或者串联或者并联，并将直流侧或者串联或者并联后的所述整流子单元(13)的直流侧作为隔离转换直流接口。
9.根据权利要求8所述的换流电路，其特征在于，还包括至少一个直流电容器(2)，与所述整流子单元(13)的直流侧或者串联或者并联后的所述整流子单元(13)的直流侧并联连接，并将所述直流电容器的电压输出端作为隔离转换直流接口。
10.根据权利要求8所述的换流电路，其特征在于，还包括至少一条逆变支路(3)，每条所述逆变支路(3)的直流侧与所述隔离转换直流接口连接，并将所述逆变支路(3)的交流侧作为隔离转换交流接口。
11.一种电力电子变压器，其特征在于，包括权利要求4-10任一项所述的换流电路。
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