一种高压高频SiCMosfet新型电力变压器的制作方法

本发明涉及变压器，具体涉及一种高压高频sic mosfet新型电力变压器。

背景技术：

1、随着电力电子技术的快速发展，电力变压器作为电力系统中的重要组成部分，其性能优劣直接关系到电能的质量和转换效率。传统的硅基电力变压器在高压高频环境下，由于材料本身的限制，往往存在能效低、发热严重、体积庞大等问题，难以满足现代电力系统的高效、紧凑、可靠的需求。

2、sic即碳化硅，是一种新型宽禁带半导体材料，具有高温稳定性好、击穿电场强度高、热导率高等优异性能，特别适用于高压高频电力电子器件的制造。mosfet即金属氧化物半导体场效应晶体管，是电力电子器件中的关键元件，其性能直接决定了电力转换的效率和稳定性。因此，将sic材料应用于mosfet制造，形成sic mosfet，是开发新型高压高频电力变压器的有效途径。

3、但是，现有技术中在将sic mosfet应用到变压器时至少存在以下三种问题：

4、1）能量损失较高，热量产生较多，影响实际运转的效率；

5、2）变压器体型较大，不够小型化和轻量化，对安装和维护的压力较高；

6、3）在将sic mosfet应用到变压器时，难以调节变压器的性能或功能，也缺乏对变压器实际电路的有效检测。

技术实现思路

1、针对上述三个问题，本发明旨在提出一种高压高频sic mosfet新型电力变压器，利用多个sic mosfet并优化连接结构，从而降低发热量，提高效率；同时，优化变压器中的电路结构，采用三相t型逆变拓扑电路并将每一路电路设置为相似的结构，使变压器能够小型化，也便于维护；此外，还设置信号检测电路和控制器，及时有效的获取电路数据并进行调节，也进一步提升了变压器的性能。

2、通过以下技术方案实现的：

3、一种高压高频sic mosfet新型电力变压器，包括上位机、控制器、逆变电路和信号检测电路；上位机连接控制器，上位机用于设置运行参数和显示运行状态；逆变电路采用三相t型逆变拓扑电路将三相电路中的高压电转换为三相可控交流电，逆变电路包括依次连接的初次整流电路、初次dc-ac电路、三相绕组变压器、二次整流电路和二次dc-ac电路，同时，初次整流电路、初次dc-ac电路、二次整流电路和二次dc-ac电路中均使用多个sicmosfet；其中，初次整流电路对变压器输入的高压三相电进行初次整流，获得第一可控直流电；初次dc-ac电路将第一可控直流电转换为第一可控交流电；三相绕组变压器对第一可控交流电进行电压调节；二次整流电路对经过电压调节的第一可控交流电进行二次整流，获得第二可控直流电；二次dc-ac电路将第二可控直流电转换为符合工频的三相可控交流电；信号检测电路用于对逆变电路中的多个节点进行实时检测，获得检测数据；控制器内置有dsp，dsp中设置有算法模块，算法模块基于检测数据进行运算，生成特定指令，控制器依据运行参数或特定指令对逆变电路进行调节，将三相可控交流电调节为需求的输出。

4、在逆变电路中设置多个sic mosfet并优化连接结构，从而降低发热量，提高效率；同时，采用三相t型逆变拓扑电路并将每一路电路设置为相似的结构，使变压器能够小型化，也便于维护；此外，还设置信号检测电路、算法模块和控制器，及时有效的获取电路数据并进行调节，也进一步提升了变压器的性能。

5、优选地，信号检测电路中包括电流检测电路；其中，电流检测电路采用电流传感器casr 15-np对逆变电路进行电流检测，电流传感器casr 15-np的输入端经过第一滤波电路连接至5v电源，输出端经过第一信号放大器和接地电容连接至控制器。电流传感器casr15-np具备高精度和快速响应等特点，电流检测电路能够及时有效的获取电流数据。

6、优选地，信号检测电路中还包括电压检测电路；电压检测电路利用第二信号放大器对逆变电路进行电压检测，第二信号放大器经过lc滤波电路接收3.3v电源供电，第二信号放大器的输入端设置有多个匹配电阻，第二信号放大器的输入端与输出端之间设置有rc并联反馈电路，同时，输出端经过稳压电阻和接地电容后连接至控制器。电压检测电路能够稳定且及时的获知电压数据。

7、优选地，多个sic mosfet组成了多组t型桥式电路，任意一组t型桥式电路的每相桥臂上包括4个sic mosfet和反并联的二极管。多组t型桥式电路具备极高的稳定性、准确性和可调性。

8、优选地，信号检测电路还包括温度检测电路，温度检测电路检测逆变电路中的多个节点，进行多路温度采样，将多路温度采样的结果传输到算法模块。进行温度检测，可以有效获知电路的温度情况，及时发现过热的情况，保证电路安全。

9、优选地，上位机内置有人机交互系统，人机交互系统能够与控制器进行双向传输。设置人机交互系统，能够更好的了解电路中的情况和进行人为干预。

10、优选地，dsp中还设置有epwm模块、ecan、adc和exti；其中，epwm模块用于生成和控制pwm信号，利用pwm信号对逆变电路进行调节；ecan用于支持dsp与上位机的双向交互；adc用于接收检测数据，将检测数据转换为数字信号传输到算法模块进行处理；exti用于控制dsp与外部信号之间的关断。利用dsp进行控制和处理，能够高效准确的针对逆变电路进行控制。

11、本发明与现有技术相比具有的有益效果是：

12、本发明的技术方案，利用多个sic mosfet并优化连接结构，从而降低发热量，提高效率；同时，优化变压器中的电路结构，采用三相t型逆变拓扑电路并将每一路电路设置为相似的结构，使变压器能够小型化，也便于维护；此外，还设置信号检测电路、算法模块和控制器，及时有效的获取电路数据并进行调节，也进一步提升了变压器的性能。

技术特征：

1.一种高压高频sic mosfet新型电力变压器，其特征在于，包括上位机、控制器、逆变电路和信号检测电路；

2.根据权利要求1所述的一种高压高频sic mosfet新型电力变压器，其特征在于，信号检测电路中包括电流检测电路；

3.根据权利要求1所述的一种高压高频sic mosfet新型电力变压器，其特征在于，信号检测电路中还包括电压检测电路；电压检测电路利用第二信号放大器对逆变电路进行电压检测，第二信号放大器经过lc滤波电路接收3.3v电源供电，第二信号放大器的输入端设置有多个匹配电阻，第二信号放大器的输入端与输出端之间设置有rc并联反馈电路，同时，输出端经过稳压电阻和接地电容后连接至控制器。

4.根据权利要求1所述的一种高压高频sic mosfet新型电力变压器，其特征在于，多个sic mosfet组成了多组t型桥式电路，任意一组t型桥式电路的每相桥臂上均包括4个sicmosfet和反并联的二极管。

5.根据权利要求1所述的一种高压高频sic mosfet新型电力变压器，其特征在于，信号检测电路还包括温度检测电路，温度检测电路检测逆变电路中的多个节点，进行多路温度采样，将多路温度采样的结果传输到算法模块。

6.根据权利要求1所述的一种高压高频sic mosfet新型电力变压器，其特征在于，上位机内置有人机交互系统，人机交互系统能够与控制器进行双向传输。

7.根据权利要求1所述的一种高压高频sic mosfet新型电力变压器，其特征在于，dsp中还设置有epwm模块、ecan、adc和exti；其中，epwm模块用于生成和控制pwm信号，利用pwm信号对逆变电路进行调节；ecan用于支持dsp与上位机的双向交互；adc用于接收检测数据，将检测数据转换为数字信号传输到算法模块进行处理；exti用于控制dsp与外部信号之间的关断。

技术总结本发明公开了一种高压高频SiC Mosfet新型电力变压器，包括上位机、控制器、逆变电路和信号检测电路；上位机连接控制器；逆变电路采用三相T型逆变拓扑电路将三相电路中的高压电转换为三相可控交流电，逆变电路包括初次整流电路、初次DC‑AC电路、三相绕组变压器、二次整流电路和二次DC‑AC电路，初次整流电路、初次DC‑AC电路、二次整流电路和二次DC‑AC电路中均使用多个SiC Mosfet；信号检测电路获得检测数据；控制器内置DSP，DSP设置有算法模块，算法模块基于检测数据进行运算，生成特定指令，控制器依据运行参数或特定指令调节逆变电路。本发明使用多个SiC Mosfet并优化逆变电路结构，提高工作效率，还增加检测和控制的反馈机制，能对变压器内部进行有效调节，提升性能。技术研发人员：黄伟贤,郭豫鹏,林洁兰受保护的技术使用者：爱恒能源科技（上海）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/12