本發(fā)明涉及一種電力電子變壓器技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體講涉及一種三相電力電子變壓器的功率模塊組。

背景技術(shù)：
“主動配電網(wǎng)”概念的提出和不斷實踐可以解決分布式發(fā)電技術(shù)迅速發(fā)展及加速推廣應(yīng)用所帶來的一系列技術(shù)問題。主動配電網(wǎng)旨在提高配電網(wǎng)對能量的主動分配能力和經(jīng)濟運行水平，積極消納可再生能源，提升配電網(wǎng)供電可靠性和電能質(zhì)量水平，可使配電網(wǎng)更加高效、更加環(huán)保地運行，同時對配電網(wǎng)的可控性要求更高。配電變壓器作為配電網(wǎng)的基本組成設(shè)備，其運行可靠性、技術(shù)性能與經(jīng)濟指標(biāo)會直接影響配電網(wǎng)的供電可靠性、電能質(zhì)量和智能化程度。傳統(tǒng)的配電變壓器通常采用鐵芯油浸式或干式，突出優(yōu)點是可靠性好、效率高、價格低廉。但在電力系統(tǒng)面對一系列新挑戰(zhàn)的背景下，作為電力系統(tǒng)最基本輸變電裝置的電力變壓器，功能單一所表現(xiàn)出的下述不足越來越明顯：1、體積、重量大，變壓器絕緣油污染環(huán)境；2、空載損耗較高，負載時輸出電壓隨負荷波動；3、負載側(cè)發(fā)生故障時，不能隔離故障，將波及電源側(cè)；4、帶非線性負載時，畸變電流通過變壓器耦合進入電網(wǎng)，會對電網(wǎng)造成污染；5、電源側(cè)電壓受到干擾時，又會傳遞到負荷側(cè)，導(dǎo)致對敏感負荷的影響；6、需要相關(guān)的配套設(shè)備對其進行檢測和保護；7、鐵磁元件非線性，投入電網(wǎng)時造成較大的勵磁涌流，鐵芯磁飽時產(chǎn)生諧波污染，造成電網(wǎng)電壓和電流畸變，振動和噪聲增大。電力電子變壓器(PET)是指采用電力電子換流器及中/高頻變壓器實現(xiàn)的新型電力變壓器，它在完成常規(guī)變壓器變壓、隔離和能量傳遞等功能的同時，亦可具有波形控制、潮流控制和電能質(zhì)量控制等功能。電力電子變壓器可作為輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)的無縫接口和動態(tài)控制點，起到類似能量路由器的功能，對配電網(wǎng)的潮流實現(xiàn)靈活控制、動態(tài)無功補償和故障限流，提高可再生能源的接納能力，降低網(wǎng)絡(luò)損耗，提高電能質(zhì)量。電力電子變壓器具有以下優(yōu)點：1、體積小、重量輕，空氣自然冷卻，環(huán)境污染小，比傳統(tǒng)變壓器更適于在城市中應(yīng)用；2、能同時輸出直流電和交流電，更好地滿足用戶多樣需求；3、有直流環(huán)節(jié)，可十分方便地接入光伏、風(fēng)力等可再生能源及儲能設(shè)備，提高可再生能源的利用率和供電可靠性；4、具有高度的可控性，能實現(xiàn)恒頻、恒壓輸出，有效地解決有大量分布式發(fā)電(DG)接變壓器一次側(cè)和二次側(cè)功率因數(shù)可調(diào)，可以平滑、快速地調(diào)節(jié)配電網(wǎng)有功、無功潮流，對穩(wěn)態(tài)和故障時功率平衡需求予以快速補償，有利于提升配電網(wǎng)對能量的主動分配能力和經(jīng)濟運行水平；5、兼有斷路器的功能，大功率電力電子器件可以瞬時(微妙級)遮斷系統(tǒng)故障時的大電6、具有智能功能，不僅可以實現(xiàn)自身的自檢測、自診斷、自保護和自恢復(fù)功能，還可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)通信，與配電網(wǎng)其它設(shè)備互動；7、可靈活實現(xiàn)相數(shù)變換和相序變換。從結(jié)構(gòu)上講，電力電子變壓器主要包括兩個基本要素：電力電子換流器和中/高頻變壓器。電力電子換流器主要包括電力電子器件、控制器、濾波器以及輔助設(shè)備，主要實現(xiàn)波形控制功能。中/高頻變壓器的功能是隔離及電壓等級變換，頻率通常工作在千赫茲(kHz)級別，采用中/高頻的目的主要是大幅縮小變壓器的體積、減輕重量，減少散熱以及提高容量與效率等。電力電子變壓器的具體實現(xiàn)方案分兩種形式：1、如圖1中所示，無直流環(huán)節(jié)的電力電子變壓器，也稱為直接AC/AC型電力電子變壓器，電力電子變壓器將輸入的工頻交流在一次側(cè)直接變換為高頻交流，經(jīng)中/高頻變壓器耦合到二次側(cè)后，直接還原成工頻交流。在這一變換過程中，一次側(cè)的調(diào)制和二次側(cè)的解調(diào)必須同步。無直流環(huán)節(jié)的電力電子變壓器具有變換環(huán)節(jié)少、結(jié)構(gòu)簡單等特點，可較大幅度地減少變壓器的體積和重量，并可便捷地實現(xiàn)對變壓器輸出電壓幅值的控制。不足之處是可控性不強，有時難以對電能質(zhì)量的改善做出貢獻，并且一次側(cè)功率因數(shù)不可調(diào)。2、如圖2中所示，含直流環(huán)節(jié)的電力電子變壓器，也稱為AC/DC/AC型電力電子變壓器將輸入的工頻交流經(jīng)整流器變換成直流，再通過逆變電路調(diào)制成為高頻方波后加載至中/高頻變壓器一次側(cè)繞組，并耦合到中/高頻變壓器的二次側(cè)繞組，隨后，高頻方波被整流成直流電壓，再逆變?yōu)樗枰慕涣鬏敵觥５傮w而言，其可控性較強，可保證變壓器一、二次側(cè)均有良好的電能質(zhì)量，但變換過程相對復(fù)雜，所需器件數(shù)也較多。含直流環(huán)節(jié)的電力電子變壓器比無直流環(huán)節(jié)的電力電子變壓器的可控性大為加強，脈寬調(diào)制技術(shù)(PWM)可實現(xiàn)變壓器高壓、低壓側(cè)電壓、電流和功率的靈活控制，已逐步成為電力電子變壓器今后主要的發(fā)展方向。授權(quán)公告號為CN101707443B的發(fā)明專利公開欄一種新型電力電子變壓器中，提出了由多個MMC橋臂并聯(lián)獲得一個共用的高壓直流，然后再用直流電容串聯(lián)分壓后，依次轉(zhuǎn)換的方法。雖然多個MMC橋臂共用的高壓直流確實可以用來解決不對稱問題。但是，由于光伏、風(fēng)力等可再生能源及儲能設(shè)備等接入直流系統(tǒng)的電壓通常較低，且直流電壓值不一定相等，即需要多個低壓直流，而不是一個高壓直流。因此，多個MMC橋臂共用所產(chǎn)生的一個高壓直流的這一優(yōu)點不能充分發(fā)揮出來，而該方案所采用的電力電子器件數(shù)和電容器臺數(shù)相對較多的缺點卻沒有被有效地抵消。因此需要提出一種新的三相電力電子變壓器的功率模塊組來解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種三相電力電子變壓器的功率模塊組。實現(xiàn)上述目的所采用的解決方案為：一種三相電力電子變壓器的功率模塊組，所述三相電力電子變壓器包括高壓濾波器、所述功率模塊組、第五功率模塊和低壓濾波器；其改進之處在于：所述功率模塊組包括分別在高壓側(cè)串聯(lián)和低壓側(cè)并聯(lián)的功率模塊單元；所述功率模塊單元包括依次連接的第一功率模塊、高壓側(cè)電容器、第二功率模塊、中/高頻變壓器和第三功率模塊，所述第三功率模塊并聯(lián)低壓側(cè)電容器；所述第一功率模塊用于將工頻交流電變換成直流電；所述高壓側(cè)電容器用于提供直流電壓支撐和功率存儲；所述第二功率模塊用于將直流電變換成中/高頻交流電；所述中/高頻變壓器用于高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的電壓等級變換和電氣隔離；所述第三功率模塊用于將中/高頻交流電變換成直流電；所述低壓側(cè)電容器用于提供直流電壓支撐和功率存儲。進一步的，所述第三功率模塊包括一個功率模塊或三個相同容量的功率模塊。進一步的，當(dāng)所述第三功率模塊包括一個功率模塊時，所述中/高頻變壓器采用1轉(zhuǎn)1結(jié)構(gòu)的變壓器；所述功率模塊單元為M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元。進一步的，當(dāng)所述第三功率模塊包括三個相同容量的功率模塊時，所述中/高頻變壓器采用1轉(zhuǎn)3結(jié)構(gòu)的變壓器；所述功率模塊單元為M/3結(jié)構(gòu)的功率模塊單元。進一步的，當(dāng)針對相同容量的所述第二功率模塊，第三功率模塊包括一個容量為L的功率模塊或包括三個容量為1/3L的功率模塊。進一步的，所述功率模塊組的組合方式根據(jù)高壓側(cè)額定電壓、所述第一功率模塊的耐壓水平和功率模塊組的輸出要求確定；根據(jù)所述功率模塊單元的個數(shù)可提供相應(yīng)功率，滿足不同輸出功率要求。進一步的，若所述第一功率模塊的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n時，每相采用3n個M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元構(gòu)成功率模塊組，降低功率模塊的總體個數(shù)和相應(yīng)的成本，n為正整數(shù)。進一步的，若所述第一功率模塊的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n+1時，且沒有單獨的直流輸出要求時，每相采用3n個M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元和1個M/3結(jié)構(gòu)的功率模塊單元構(gòu)成功率模塊組，降低功率模塊的總體個數(shù)和相應(yīng)的成本，n為正整數(shù)。進一步的，若所述第一功率模塊的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n+2時，且沒有單獨的直流輸出要求時，每相采用3n個M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元和2個M/3結(jié)構(gòu)的功率模塊單元構(gòu)成功率模塊組，以降低功率模塊的總體個數(shù)和相應(yīng)的成本，n為正整數(shù)。進一步的，若所述第一功率模塊的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n+1或3n+2，且有直流輸出要求時，每相采用M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元和M/3結(jié)構(gòu)的功率模塊單元的相應(yīng)組合構(gòu)成相應(yīng)功率模塊組以滿足相應(yīng)的直流輸出，同時采用M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元和M/3結(jié)構(gòu)的功率模塊單元的相應(yīng)組合構(gòu)成相應(yīng)功率模塊組以滿足相應(yīng)的交流輸出，以降低功率模塊的總體個數(shù)和相應(yīng)的成本，n為正整數(shù)。進一步的，所述第一功率模塊、第二功率模塊和第三功率模塊均采用H橋主電路拓撲，實現(xiàn)在交直流轉(zhuǎn)換時確保功率的雙向流動；所述H橋主電路拓撲的四個橋臂分別包括并聯(lián)的反并聯(lián)二極管和可關(guān)斷電力電子器件；所述可關(guān)斷電力電子器件包括IGBT、IEGT、GTO、IGCT和BIGT。進一步的，在不需要功率雙向流動的前提下，所述第三功率模塊采用的H橋主電路拓撲結(jié)構(gòu)的橋臂分別采用整流二極管，簡化控制，降低設(shè)備數(shù)量和成本。進一步的，所述功率模塊組的高壓交流側(cè)經(jīng)過所述高壓濾波器與電網(wǎng)連接，相與相之間采用三角形連接或星形連接。進一步的，所述功率模塊組的低壓側(cè)并聯(lián)，形成三路及以上的各自隔離的直流源，滿足不同的工程需求。進一步的，所述三路及以上的各自隔離的直流源，可進行直流轉(zhuǎn)換成工頻交流，經(jīng)過低壓濾波器提供工頻交流。進一步的，每三路的所述工頻交流，可采用星形接線和三角形接線，提供三相交流接口。進一步的，所述星形接線可引出中性點，實現(xiàn)三相四線制。進一步的，所述中/高頻變壓器中間可不引出抽頭，也可引出抽頭；引出抽頭時所述中/高頻變壓器的兩側(cè)功率模塊及相應(yīng)的電容器接線應(yīng)有相應(yīng)調(diào)整。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：1、本發(fā)明的三相電力電子變壓器可實現(xiàn)傳統(tǒng)電力變壓器的電壓變換、電氣隔離、能量傳遞等基本功能；可實現(xiàn)電力電子變壓器的能量雙向傳遞、潮流控制和電能質(zhì)量調(diào)節(jié)等功能；2、本發(fā)明的功率模塊組的高壓側(cè)采用串聯(lián)方式，針對不同等級電壓，只需要計算對應(yīng)功率模塊M1的串聯(lián)數(shù)，按照對應(yīng)功率模塊數(shù)串聯(lián)便可承受相應(yīng)的電壓；3、本發(fā)明的功率模塊組的低壓側(cè)采用并聯(lián)方式，針對不同輸出功率，只需要計算對應(yīng)功率模塊的并聯(lián)數(shù)，按照對應(yīng)功率模塊數(shù)并聯(lián)便可提供相應(yīng)功率；4、本發(fā)明的三相電力電子變壓器易于模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、可冗余，從而便于設(shè)計、加工、組裝、調(diào)試和維護等；5、本發(fā)明的電路拓撲本身兼具了三相電能自動互平衡的功能，可較好地應(yīng)對低壓側(cè)的不對稱負載，將低壓側(cè)的不對稱通過拓撲的連接自然地轉(zhuǎn)變成高壓側(cè)的對稱；6、本發(fā)明的三相電力電子變壓器的直流側(cè)可方便接入光伏、風(fēng)力等可再生能源及儲能設(shè)備，提高可再生能源利用率和供電可靠性；7、本發(fā)明的三相電力電子變壓器提供兩種拓撲結(jié)構(gòu)可以根據(jù)不同的功率等級及控制目地靈活應(yīng)用；8、如果功率流向不需要實現(xiàn)雙向流動，則可以對本發(fā)明的三相電力電子變壓器進一步簡化相應(yīng)的拓撲結(jié)構(gòu)，降低控制系統(tǒng)的復(fù)雜性，節(jié)約設(shè)備的開支。附圖說明圖1為無直流環(huán)節(jié)的電力電子變壓器示意圖；圖2為含直流環(huán)節(jié)的電力電子變壓器示意圖；圖3為本發(fā)明中互平衡的三相功率模塊組一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明中互平衡的三相功率模塊組一的簡化結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明中互平衡的三相功率模塊組二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明中互平衡的三相功率模塊組二的簡化結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實施例中三相電力電子變壓器實施例一的示意圖；圖8為本實施例中三相電力電子變壓器實施例二的示意圖；圖9為本實施例中三相電力電子變壓器實施例三的示意圖；圖10為本發(fā)明中H橋主電路拓撲結(jié)構(gòu)示意圖；圖11為本發(fā)明中帶中間抽頭的DC/DC轉(zhuǎn)換示意圖；圖12為本發(fā)明中二極管整流示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做進一步的詳細說明。本發(fā)明提供的一種三相電力電子變壓器的功率模塊組，該功率模塊組可用于模塊化、可平衡不對稱負載、可提供低壓直流。電力電子變壓器(PET)是指采用電力電子換流器及中/高頻變壓器實現(xiàn)的新型電力變壓器。該功率模塊組包括高壓側(cè)串聯(lián)、低壓側(cè)并聯(lián)的功率模塊單元，功率模塊單元包括依次連接的第一功率模塊、高壓側(cè)電容器、第二功率模塊、中/高頻變壓器和第三功率模塊，第三功率模塊并聯(lián)低壓側(cè)電容器；第一功率模塊用于將工頻交流電變換成直流電；高壓側(cè)電容器用于提供直流電壓支撐和功率存儲；第二功率模塊用于將直流電變換成中/高頻交流電；中/高頻變壓器用于高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的電壓等級變換和電氣隔離；第三功率模塊用于將中/高頻交流電變換成直流電；所述低壓側(cè)電容器用于提供直流電壓支撐和功率存儲。所述第三功率模塊包括一個功率模塊或三個等容量的功率模塊。當(dāng)?shù)谌β誓K為一個功率模塊時，中/高頻變壓器采用1轉(zhuǎn)1結(jié)構(gòu)的變壓器；當(dāng)?shù)谌β誓K包括三個功率模塊時，中/高頻變壓器采用1轉(zhuǎn)3結(jié)構(gòu)的變壓器。當(dāng)所述第三功率模塊包括一個功率模塊時，所述中/高頻變壓器采用1轉(zhuǎn)1結(jié)構(gòu)的變壓器；所述功率模塊單元為M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元。當(dāng)所述第三功率模塊包括三個相同容量的功率模塊時，所述中/高頻變壓器采用1轉(zhuǎn)3結(jié)構(gòu)的變壓器；所述第三功率模塊單元為M/3結(jié)構(gòu)的功率模塊單元。若針對相同容量的第二功率模塊M2，第三功率模塊可以為一個容量為L的功率模塊，或包括三個容量為1/3L的功率模塊。本發(fā)明中，功率模塊組的組合方式根據(jù)高壓側(cè)額定電壓、所述第一功率模塊的耐壓水平和功率模塊組的輸出要求確定；功率模塊單元高壓側(cè)串聯(lián)、低壓側(cè)并聯(lián)，針對不同的輸出功率，根據(jù)不同功率模塊單元的個數(shù)可提供相應(yīng)功率，滿足不同輸出功率要求。若所述第一功率模塊的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n時，每相采用3n個M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元構(gòu)成功率模塊組，降低功率模塊的總體個數(shù)和相應(yīng)的成本，n為正整數(shù)。若所述第一功率模塊的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n+1時，且沒有單獨的直流輸出要求時，每相采用3n個M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元和1個M/3結(jié)構(gòu)的功率模塊單元構(gòu)成功率模塊組，降低功率模塊的總體個數(shù)和相應(yīng)的成本，n為正整數(shù)。若所述第一功率模塊的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n+2時，且沒有單獨的直流輸出要求時，每相采用3n個M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元和2個M/3結(jié)構(gòu)的功率模塊單元構(gòu)成功率模塊組，以降低功率模塊的總體個數(shù)和相應(yīng)的成本，n為正整數(shù)。若所述第一功率模塊的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n+1或3n+2，且有直流輸出要求時，每相采用M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元和M/3結(jié)構(gòu)的功率模塊單元的相應(yīng)組合構(gòu)成相應(yīng)功率模塊組以滿足相應(yīng)的直流輸出，同時采用M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元和M/3結(jié)構(gòu)的功率模塊單元的相應(yīng)組合構(gòu)成相應(yīng)功率模塊組以滿足相應(yīng)的交流輸出，以降低功率模塊的總體個數(shù)和相應(yīng)的成本，n為正整數(shù)。第一功率模塊、第二功率模塊和第三功率模塊均采用H橋主電路拓撲，實現(xiàn)在交直流轉(zhuǎn)換時確保功率的雙向流動；所述H橋主電路拓撲的四個橋臂分別包括并聯(lián)的反并聯(lián)二極管和可關(guān)斷電力電子器件；所述可關(guān)斷電力電子器件包括IGBT、IEGT、GTO、IGCT和BIGT等。在不需要功率雙向流動的前提下，所述第三功率模塊也可采用二極管作整流二極管，上述H橋主電路拓撲結(jié)構(gòu)的橋臂分別采用整流二極管，簡化控制，降低設(shè)備數(shù)量和成本。功率模塊組的高壓交流側(cè)經(jīng)過所述高壓濾波器與電網(wǎng)連接，相與相之間采用三角形連接或星形連接。功率模塊組的低壓側(cè)并聯(lián)，形成三路及以上的各自隔離的直流源，滿足不同的工程需求。上述三路及以上的各自隔離的直流源，可進行直流轉(zhuǎn)換成工頻交流，經(jīng)過低壓濾波器提供工頻交流。每三路的所述工頻交流，可采用星形接線和三角形接線，提供三相交流接口。所述星形接線可引出中性點，實現(xiàn)三相四線制。所述中/高頻變壓器中間可不引出抽頭，也可引出抽頭。引出抽頭時所述中/高頻變壓器的兩側(cè)功率模塊及相應(yīng)的電容器接線應(yīng)有相應(yīng)調(diào)整。當(dāng)采用不同結(jié)構(gòu)的第三功率模塊時，功率模塊單元的結(jié)構(gòu)分別如下：一、第一種功率模塊單元拓撲結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖3為本發(fā)明中互平衡的三相功率模塊組一的結(jié)構(gòu)示意圖，該功率模塊組包括9個功率模塊、3個中/高頻變壓器和6個電容器。9個功率模塊分別為3個第一功率模塊M1，3個第二功率模塊M2和3個第三功率模塊M3。3個電容器在高壓側(cè)，3個電容器在低壓側(cè)，其中，3個低壓側(cè)電容器可用一個更大容量的電容器代替。第一功率模塊M1用于將工頻交流變換成直流，高壓側(cè)電容器用于提供直流電壓支撐和功率存儲，第二功率模塊M2用于將直流變換成中/高頻交流，中/高頻變壓器用于高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的電壓等級變換和電氣隔離，第三功率模塊M3用于將中/高頻交流變換成直流，低壓側(cè)電容器用于提供直流電壓支撐和功率存儲。該互平衡的三相功率模塊組有6個高壓交流端和2個低壓直流端。6個高壓交流端分別為A11，A12，B11，B12，C11和C12。其中，A11和A12為一路交流接入端子，B11和B12為一路交流接入端子，C11和C12為一路交流接入端子。2個低壓直流端分別為DC1+和DC1-。A相的高壓交流通過A11和A12這兩端接第一功率模塊M1，第一功率模塊M1將工頻交流變換成直流后給高壓側(cè)電容器。第二功率模塊M2一端接高壓側(cè)電容器，并將直流變換成中/高頻交流后接中/高頻變壓器，中/高頻變壓器實現(xiàn)電壓等級變換和電氣隔離后接第三功率模塊M3，第三功率模塊M3的a11和a12組成一路直流，接低壓側(cè)電容器。B相的高壓端B11和B12到低壓側(cè)的b11和b12以及C相的高壓端C11和C12到低壓側(cè)的c11和c12接線類似，不再一一贅述。高壓交流端A11，A12，B11，B12，C11，C12各自獨立，以便于根據(jù)相應(yīng)的交流電壓選擇相應(yīng)的第一功率模塊M1的串聯(lián)數(shù)。低壓端的a11、b11和c11通過公共的直流母線DC1+相連，低壓端的a12、b12和c12通過公共的直流母線DC1-相連，便于實現(xiàn)三相之間的互平衡。該互平衡的三相功率模塊組可以實現(xiàn)功率的雙向流動，即可從高壓交流側(cè)流向低壓直流側(cè)，也可從低壓直流側(cè)流向高壓交流側(cè)。如果實際工程只需要實現(xiàn)功率的單向流動，相應(yīng)的功率模塊可以簡化，以減少控制的復(fù)雜性，同時降低設(shè)備的成本。將圖3中的互平衡的三相功率模塊組，采用了更為簡化的示意圖，如圖4中互平衡的三相功率模塊組一的簡化結(jié)構(gòu)示意圖所示。圖4中的功率模塊M為圖3中的第一功率模塊M1、高壓側(cè)電容器、第二功率模塊M2、中/高頻變壓器、第三功率模塊M3和低壓側(cè)電容器的有序組合體。圖4中的簡化示意圖集中體現(xiàn)了功率模塊M在高壓側(cè)可實現(xiàn)串聯(lián)，在低壓側(cè)可實現(xiàn)并聯(lián)的特點。二、第二種功率模塊單元拓撲結(jié)構(gòu)如圖5所示，圖5為一種互平衡的三相功率模塊組二結(jié)構(gòu)示意圖，該三相功率模塊組二包括15個功率模塊、3個1路轉(zhuǎn)3路的中/高頻變壓器和12個電容器。15個功率模塊分別為3個第一功率模塊M1，3個第二功率模塊M2和9個第四功率模塊M4。3個電容器在高壓側(cè)，9個電容器在低壓側(cè)，其中，9個低壓側(cè)電容器可用3個大容量的電容器代替。需要說明的是：圖5中的第四功率模塊M4和圖3中的第三功率模塊M3的電路拓撲可以相同，但是對于相同容量的第二功率模塊M2，第四功率模塊M4的容量通常只有第三功率模塊M3的1/3。第一功率模塊M1用于將工頻交流變換成直流，高壓側(cè)電容器用于提供直流電壓支撐和功率存儲，第二功率模塊M2用于將直流變換成中/高頻交流，1路轉(zhuǎn)3路的中/高頻變壓器用于高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的電壓等級變換和電氣隔離，第四功率模塊M4用于將中/高頻交流變換成直流，低壓側(cè)電容器用于提供直流電壓支撐和功率存儲。該互平衡的三相功率模塊組有6個高壓交流端和6個低壓直流端。6個高壓交流端分別為A11，A12，B11，B12，C11和C12，其中A11和A12為一路交流接入端子，B11和B12為一路交流接入端子，C11和C12為一路交流接入端子。6個低壓直流端分別為DC1a+、DC1a-、DC1b+、DC1b-、DC1c+和DC1c-，其中DC1a+和DC1a-為一路直流接入端子，DC1b+和DC1b-為一路直流接入端子，DC1c+和DC1c-為一路直流接入端子。A相的高壓交流通過A11和A12這兩端接第一功率模塊M1，第一功率模塊M1將工頻交流變換成直流后給高壓側(cè)電容器，第二功率模塊M2一端接高壓側(cè)電容器，并將直流變換成中/高頻交流后接中/高頻變壓器，中/高頻變壓器實現(xiàn)電壓等級變換和電氣隔離的同時，還實現(xiàn)1路轉(zhuǎn)3路的功能。3路的功率通常是均勻分配的。中/高頻變壓器的低壓側(cè)三路輸出分別接3個功率模塊M4。3個功率模塊M4各自實現(xiàn)中/高頻交流變換成直流后，通過低壓端aa11、aa12、ba11、ba12、ca11和ca12分別與三個低壓側(cè)電容器相連。其中，aa11和aa12組成一路直流，ba11和ba12組成一路直流，ca11和ca12組成一路直流。B相的高壓端B11和B12到低壓側(cè)的ab11、ab12、bb11、bb12、cb11和cb12以及C相的高壓端C11和C12到低壓側(cè)的ac11、ac12、bc11、bc12、cc11和cc12接線類似，不再一一贅述。高壓交流端A11，A12，B11，B12，C11，C12各自獨立，以便于根據(jù)相應(yīng)的交流電壓選擇相應(yīng)的功率模塊M1的串聯(lián)數(shù)。低壓端的aa11、ab11和ac11通過公共的直流母線DC1a+相連，低壓端的aa12、ab12和ac12通過公共的直流母線DC1a-相連，低壓端的ba11、bb11和bc11通過公共的直流母線DC1b+相連，低壓端的ba12、bb12和bc12通過公共的直流母線DC1b-相連，低壓端的ca11、cb11和cc11通過公共的直流母線DC1c+相連，低壓端的ca12、cb12和cc12通過公共的直流母線DC1c-相連。該互平衡的三相功率模塊組可以實現(xiàn)功率的雙向流動，即可從高壓交流側(cè)流向低壓直流側(cè)，也可從低壓直流側(cè)流向高壓交流側(cè)。將圖5中的一種互平衡的三相功率模塊組，采用了更為簡化的示意圖，如圖6中互平衡的三相功率模塊組二簡化結(jié)構(gòu)所示。圖6中的功率模塊M/3為附圖5中的第一功率模塊M1、高壓側(cè)電容器、第二功率模塊M2、1路轉(zhuǎn)3路的中/高頻變壓器、功率模塊M4和低壓側(cè)電容器的有序組合體。圖6中的簡化示意圖集中體現(xiàn)了功率模塊M/3在高壓側(cè)可實現(xiàn)串聯(lián)，在低壓側(cè)可實現(xiàn)并聯(lián)的特點。圖4中的功率模塊組一為實現(xiàn)三路交流和一路直流的轉(zhuǎn)換，圖6中的功率模塊組二為實現(xiàn)三路交流和三路直流的轉(zhuǎn)換。實施例中，給出基于以上功率模塊單元M和功率模塊單元M/3的三相電力電子變壓器：實施例一，基于功率模塊單元M的三相電力電子變壓器。本實施例中，第一功率模塊M1的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n時，每相采用3n個M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元構(gòu)成功率模塊組，降低功率模塊的總體個數(shù)和相應(yīng)的成本，n為正整數(shù)。如圖7所示，圖7為本實施例中三相電力電子變壓器實施例一的示意圖。針對要求的高壓交流等級電壓，計算對應(yīng)第一功率模塊M1的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n，其中，n為自然數(shù)。若計算對應(yīng)第一功率模塊M1的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n+1或3n+2時，如下實施例二、三所示。對于每一相，均有3n個功率模塊M的高壓交流側(cè)采用串聯(lián)連接，并通過高壓濾波器與電網(wǎng)的高壓交流側(cè)的對應(yīng)相連接。相與相之間可采用星形連接，也可采用三角形連接。本實施例一中，相與相之間采用星形連接。3n*3個功率模塊單元M的3n*3路直流被均勻地分為3組，并通過并聯(lián)的方式最終形成3路直流，分別為DC1、DC2和DC3。這三路直流分別通過功率模塊M5實現(xiàn)直流到工頻交流的功率變換，得到三路交流輸出，分別為a1和a2組成第一路交流、b1和b2組成第二路交流及c1和c2組成第三路交流。以上三路交流在經(jīng)過各自的低壓濾波器。相與相之間采用星形連接，并引出中性線N，如圖7所示。以上三路交流也可采用三角形連接。實施例二，基于功率模塊單元M和功率模塊單元M/3的三相電力電子變壓器。若第一功率模塊M1的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n+1時，且沒有單獨的直流輸出要求時，每相采用3n個M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元和1個M/3結(jié)構(gòu)的功率模塊單元構(gòu)成功率模塊組，降低功率模塊的總體個數(shù)和相應(yīng)的成本，n為正整數(shù)。如圖8所示，圖8為本實施例中三相電力電子變壓器實施例二的示意圖。針對要求的高壓交流等級電壓，計算對應(yīng)第一功率模塊M1的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n+1(n為正整數(shù))。本實施例中，n為自然數(shù)1，即第一功率模塊M1的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為4。從而，本實施例中，對于每一相，均有3個功率模塊M和1個功率模塊M/3的交流側(cè)采用串聯(lián)連接，并通過高壓濾波器與電網(wǎng)的高壓交流側(cè)的對應(yīng)相連接。相與相之間可采用三角形連接，也可采用星形連接。本實施例中，相與相之間采用三角形連接。9個功率模塊單元M的9路直流和3個功率模塊單元M/3的9路直流，即總共18路直流被均勻地分為3組，即a11、a12、aa41、aa42、b11、b12、ab41、ab42、c11、c12、ac41、ac42為第一組，a21、a22、ba41、ba42、b21、b22、bb41、bb42、c21、c22、bc41、bc42為第二組，a31、a32、ca41、ca42、b31、b32、cb41、cb42、c31、c32、cc41、cc42為第三組。以上三組通過并聯(lián)的方式最終形成3路直流，分別為DC1、DC2和DC3。這三路直流分別通過第五功率模塊M5實現(xiàn)直流到工頻交流的功率變換，得到三路交流輸出，分別為a1和a2組成第一路交流、b1和b2組成第二路交流及c1和c2組成第三路交流。以上三路交流在經(jīng)過各自的低壓濾波器，相與相之間采用星形連接，并引出中性線N，如圖8中的實施例二中所示。以上三路交流也可采用三角形連接。實施例三，基于功率模塊單元M和功率模塊單元M/3的三相電力電子變壓器。若第一功率模塊M1的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n+1或3n+2，且有直流輸出要求時，每相采用M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元和M/3結(jié)構(gòu)的功率模塊單元的相應(yīng)組合構(gòu)成相應(yīng)功率模塊組以滿足相應(yīng)的直流輸出，同時采用M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元和M/3結(jié)構(gòu)的功率模塊單元的相應(yīng)組合構(gòu)成相應(yīng)功率模塊組以滿足相應(yīng)的交流輸出，以降低功率模塊的總體個數(shù)和相應(yīng)的成本，n為正整數(shù)。如圖9所示，圖9為本實施例中三相電力電子變壓器實施例三的示意圖。針對要求的高壓交流等級電壓，計算對應(yīng)第一功率模塊M1的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n+2(n為正整數(shù))。本實施例中，n為自然數(shù)1，即第一功率模塊M1的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為5。從而，本實施例中，對于每一相，均有4個功率模塊單元M和1個功率模塊單元M/3的交流側(cè)采用串聯(lián)連接，并通過高壓濾波器與電網(wǎng)的高壓交流側(cè)的對應(yīng)相連接；以此結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)交流輸入，交流輸出和直流輸出，以下以4個功率模塊單元M和1個功率模塊單元M/3的結(jié)構(gòu)為例進一步說明。相與相之間采用三角形連接，也可采用星形連接。本實施中，相與相之間采用三角形連接。9個功率模塊單元M的9路直流和3個功率模塊單元M/3的9路直流，即總共18路直流被均勻地分為3組，即a11、a12、aa41、aa42、b11、b12、ab41、ab42、c11、c12、ac41和ac42為第一組，a21、a22、ba41、ba42、b21、b22、bb41、bb42、c21、c22、bc41和bc42為第二組，a31、a32、ca41、ca42、b31、b32、cb41、cb42、c31、c32、cc41和cc42為第三組。這三組通過并聯(lián)的方式最終形成3路直流，分別為DC1、DC2和DC3。這三路直流分別通過第五功率模塊M5實現(xiàn)直流到工頻交流的功率變換，得到三路交流輸出，分別為a1和a2組成第一路交流、b1和b2組成第二路交流及c1和c2組成第三路交流。以上三路交流在經(jīng)過各自的低壓濾波器，相與相之間采用三角形連接，如圖9中的實施例三所示。這三路交流也可采用星形連接。另外，3個功率模塊單元M的3路直流，即a51和a52為第一路直流，b51和b52為第二路直流，c51和c52為第三路直流。這3路直流通過并聯(lián)形成單獨的直流電源DC4，以提供單獨的直流電源輸出，并滿足相應(yīng)的功率要求，如圖9中的實施例三中所示。實施例四，基于功率模塊單元M和功率模塊單元M/3的三相電力電子變壓器。若第一功率模塊M1的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為3n+2時，且沒有單獨的直流輸出要求時，每相采用3n個M結(jié)構(gòu)的功率模塊單元和2個M/3結(jié)構(gòu)的功率模塊單元構(gòu)成功率模塊組，以降低功率模塊的總體個數(shù)和相應(yīng)的成本，n為正整數(shù)。假設(shè)，n為自然數(shù)1，即第一功率模塊M1的交流側(cè)串聯(lián)數(shù)為5。對于每一相，均有3個功率模塊單元M和2個功率模塊單元M/3的交流側(cè)采用串聯(lián)連接，并通過高壓濾波器與電網(wǎng)的高壓交流側(cè)的對應(yīng)相連接；以此結(jié)構(gòu)實現(xiàn)交流輸入，交流輸出；對于每一相，均有3個功率模塊M和2個功率模塊M/3的交流側(cè)采用串聯(lián)連接，并通過高壓濾波器與電網(wǎng)的高壓交流側(cè)的對應(yīng)相連接。相與相之間可采用三角形連接，也可采用星形連接。本實施例中，相與相之間采用三角形連接。與實施例二相似。本發(fā)明的拓撲結(jié)構(gòu)中，第一功率模塊M1、第二功率模塊M2、第三功率模塊M3、第四功率模塊M4和第五功率模塊M5可采用如圖10所示的H橋主電路拓撲結(jié)構(gòu)，以實現(xiàn)交直流的轉(zhuǎn)換，并保持功率的雙向流動。H橋主電路拓撲結(jié)構(gòu)由四個帶反并聯(lián)二極管的可關(guān)斷電力電子器件組成，圖中的IGCT1、IGCT2、IGCT3和IGCT4僅僅是示意，可以是IGBT、IEGT、GTO和BIGT等可關(guān)斷電力電子器件。本發(fā)明的拓撲結(jié)構(gòu)中，圖3和圖5中的中/高頻變壓器中間沒有引出抽頭。根據(jù)實際工程的需要，可以采用中間引出抽頭的中/高頻變壓器，如對圖3中的從高壓側(cè)電容器到低壓側(cè)電容器這段，可采用圖11中所示的方案。圖11中所示的方案可以實現(xiàn)從直流轉(zhuǎn)換成高頻交流，然后在轉(zhuǎn)換成直流的這些功能，由于都采用帶反并聯(lián)二極管的可關(guān)斷電力電子器件，因此保留了功率雙向流動的功能。如有某一實際工程只要求功率從高壓側(cè)流向低壓側(cè)，而不要求低壓側(cè)流向高壓側(cè)，即功率流動只是單向的，則對于一些功率模塊可不采用帶反并聯(lián)二極管的可關(guān)斷電力電子器件，而只采用二極管，如附圖12中所示的二極管整流電路。展開來說，對于圖3中的第三功率模塊M3和圖5中的第四功率M4可采用圖12中的二極管整流電路，以實現(xiàn)交流到直流的轉(zhuǎn)換。最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實施例僅用于說明本申請的技術(shù)方案而非對其保護范圍的限制,盡管參照上述實施例對本申請進行了詳細的說明,所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀本申請后依然可對申請的具體實施方式進行種種變更、修改或者等同替換，但這些變更、修改或者等同替換，均在申請待批的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。