一种少开关管的单级矩阵式电力电子变压器
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作者:
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(东南大学电气工程学院 ,江苏 南京 210096)

作者简介:

通讯作者:

徐志科(1978—),男,博士,副研究员,主要从事压电驱动、电力电子方面的研究;E-mail:xuzhike@seu.edu.cn

中图分类号:

TM863

基金项目:

国家自然科学基金青年科学基金(52207191)


A single -stage matrix -type solid -state transformer with reduced switching tubes
Author:
Affiliation:

(School of Electrical Engineering , Southeast University ,Nanjing 210096, China)

Fund Project:

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    摘要:

    为进一步提升电力电子变压器的功率密度、传输效率和可靠性,提出一种开关管数量较少的单级矩阵式电力电子变压器拓扑结构 (single-stage matrix-type solid state transformer,SM-SST )。通过将工频全桥与高频半桥共用滤波电容,减少开关管及电容的数量。无电解电容的矩阵式拓扑结构,提升系统潜在的可靠性和功率密度,并实现源 ?荷瞬态功率平衡,从而消除二次纹波功率,且无需电流控制环即可自主完成单位功率因数矫正 (power factor correction,PFC)。此外,分析系统在时变直流母线电压下的零电压开关 (zero voltage switch,ZVS)特性。综上所述,所提出的 SM-SST 具有元件少、功率损耗低和功率密度高的优点。最后,搭建 1 kW的试验样机,以验证所提方法的正确性和可行性。

    Abstract:

    This paper presents a single-stage matrix-type solid-state transformer (SM-SST) with reduced switching tubes.In the proposed topology,the power-frequency full bridge shares filter capacitors with high-frequency (HF) half-bridges,which effectively reduces the number of switching tubes and capacitors.The adoption of electrolytic capacitorless matrix-type topology enhances the system ’s potential reliability and power density,achieves instantaneous power balance between the source and load,eliminates ripple power with double grid frequency,and enables inherent power factor correction (PFC) without the need for a current control loop.Additionally,this paper analyzes the zero voltage switching (ZVS) characteristics under time-varying DC bus voltages.As a result,the proposed SM-SST offers advantages of fewer components,lower power losses,and a higher power density.Finally,a 1 kW experimental prototype is constructed and tested to validate the accuracy and feasibility of the proposed method.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

蔺思玮,徐志科.一种少开关管的单级矩阵式电力电子变压器[J].电力科学与技术学报,2025,40(5):227-236.
LIN Siwei, XU Zhike. A single -stage matrix -type solid -state transformer with reduced switching tubes[J]. Journal of Electric Power Science and Technology,2025,40(5):227-236.

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  • 收稿日期:2025-02-12
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  • 在线发布日期: 2025-12-18
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