[发明专利]一种固态变压器

说明书

本申请提供一种固态变压器。所述固态变压器包括多个功率单元，所述功率单元包括高压侧模块、低压侧模块及隔离变压器，所述隔离变压器包括高压绕组、低压绕组及铁芯，所述高压绕组绕在铁芯上，与所述高压侧模块连接；所述低压绕组绕在铁芯上，与所述低压侧模块连接；所述铁芯通过导电介质与所述高压侧模块或低压侧模块进行就近等电位连接，以固定所述铁芯的悬浮电位。

技术领域

本申请涉及交直流配电网技术领域，具体涉及一种固态变压器。

背景技术

固态变压器(Solid State Transformer，简称SST)作为一种新型电力设备，能够将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的高频电能变换技术相结合，并将一种电力特征的电能转变为另一种电力特征的电能。固态变压器应用于电力系统后，将会改善电能质量，提高系统稳定性，实现灵活的输电方式以及电力市场下对功率潮流的实时控制。因此固态变压器作为能源互联网运行与控制的具体实施装置，将成为能源互联网的核心。

为了满足中低压直流配网的应用需求，基于模块化输入串联输出并联拓扑(inputseries output parallel，ISOP)的固态变压器获得广泛研究和关注，它包括N个双有源全桥功率单元(dual active bridge，DAB)，高压侧模块串联连接，低压侧模块并联连接。DAB双有源桥功率单元主要由高压侧模块、中间级隔离变压器和低压侧模块构成。

隔离变压器是固态变压器的核心器件，主要起隔离、变压和传输功率的作用。隔离变压器包括铁芯和缠绕于铁芯上的高压绕组与低压绕组，利用电磁感应原理实现电压的变换。在配电网中应用，隔离变压器的高、低压绕组之间需要考虑高绝缘耐压设计，为了提高隔离变压器的可靠性和安全性，往往采用干式绝缘技术来实现无油化设计，在高压绕组、低压绕组、铁芯之间浇注环氧树脂满足绝缘耐压要求。由于隔离变压器的铁芯位于最内部，被绝缘介质浇筑包裹，与主电路间缺乏电气连接，会产生悬浮电位，所产生的悬浮电位值较高导致电场不均压程度严重，因此可能会发生局部放电的现象，严重时将加速周围固体绝缘介质的老化，影响绝缘性能和使用寿命。

现有技术中解决隔离变压器铁芯产生悬浮电位的方法是采用铁芯直接接地的方式，避免悬浮电位问题。但是基于模块化级联技术的固态变压器内部包含多个隔离变压器，各隔离变压器的高压绕组处于不同的高电位。图1是现有技术中固态变压器的隔离变压器铁芯接大地原理示意图。如图1所示，多个隔离变压器铁芯同时接大地会增大系统绝缘要求，并且接线距离长，难以实施。

中国专利文献CN106920661A提供了一种高频变压器的铁芯与低压绕组间浇筑电阻的方式实现电气连接的方法，由于铁芯和低压绕组间存在电压差，将在电阻上产生损耗，此外电阻浇筑增加了工艺复杂度，增大了体积。

发明内容

本申请实施例提供一种固态变压器，以便对铁芯的悬浮电位进行有效固定，避免隔离变压器铁芯悬浮电位导致的电场不均匀。

本申请实施例提供一种固态变压器，所述变压器包括多个功率单元，所述功率单元包括高压侧模块、低压侧模块及隔离变压器，所述隔离变压器包括高压绕组、低压绕组及铁芯，所述高压绕组绕在铁芯上，与所述高压侧模块连接；所述低压绕组绕在铁芯上，与所述低压侧模块连接；所述铁芯通过导电介质与所述高压侧模块或低压侧模块进行就近等电位连接，以固定所述铁芯的悬浮电位；等电位连接的点包括所述高压侧模块的电容负端、所述高压侧模块的电容正端、所述低压侧模块的电容负端、所述低压侧模块的电容正端的一个。

根据一些实施例，所述铁芯通过导电介质与所述隔离变压器的金属外壳相连接，所述隔离变压器的金属外壳与所述低压侧模块的电容负端通过所述导电介质连接。

根据一些实施例，所述铁芯通过导电介质与所述隔离变压器的金属外壳相连接，所述隔离变压器的金属外壳与所述低压侧模块的电容正端通过所述导电介质连接。