图7-29给出了SST的基本结构。通过高频变压器实现隔离。电网电压在施加到高频变压器的一次侧之前,通过使用电力电子变换器转换成更高频的交流电压。在高频变压器的二次侧上执行相反的过程,得到负载能够应用的交流和/或直流电压。
图7-29 基本SST结构
图7-30定义了四类SST结构,覆盖了所有可能的SST拓扑,它包括单级无直流母线,带有低电压直流(LVDC)母线的两级结构,带有高压直流(HVDC)母线的两级结构,既有高压直流母线又有低压直流母线的三级结构。
图7-30 SST结构
第三类结构的直流母线是高压并且与电网不隔离,所以不适合用于DES和DER的集成。目前,与配电电压同等级的绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和高频变压器受制于功率等级的限制时,可以采用一种模块化的方法,其中,多个模块的高压交流侧是串联的。另外,通过交错并联的方法,可减小纹波电流从而减小滤波器的尺寸。图7-31显示了一个完全模块化的单级结构。一种模块化双级结构如图7-32所示,其中只有AC-DC是模块化的。图7-33所示为模块化的三级结构。
图7-31 模块化单级SST
图7-32 模块化双级SST
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图7-33 模块化三级SST
单级SST拓扑结构的控制比较简单。它们的主要缺点是缺少由直流母线提供的功能,例如输入功率因数校正。双级SST拓扑为DER和DES的集成提供一个低压直流母线。然而,由于缺乏一个高压直流母线,其低压直流母线电压可能会含有大量的频率为120Hz纹波,这是由两个交流侧的120Hz纹波电流引起的。选择一个较大的电容的以降低电压调节范围。图7-34和图7-35分别表示基于AC-DC隔离型Boost变换器和AC-DC DAB的SST。这两个拓扑也是通过单AC- DC模块实现的。
图7-34 基于一个AC-DC隔离型Boost变换器的两级SST
图7-35 基于一个AC-DC DAB的两级SST
三级的SST拓扑结构可控性非常好,能够满足SST的所有功能要求。这种SST拓扑的主要缺点是元器件数量多,这可能会降低它的效率和可靠性。图7-36和图7-37分别为基于完全模块化DC-DC DAB和DC-DC全桥变换器的SST。
图7-36 基于四电平整流器和三个DC-DC DAB变换器的模块化三级SST
图7-37 基于四电平整流器和三个DC-DC全桥变换器的模块化三级SST
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