电力电子技术在变压器中的应用

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1、电力电子技术在变压器中的应用摘要：近几十年来，随着科学技术的不断进步，电力电子技术已快速成为一门独立的完善的学科。它作为集电路技术、功率半导体器件、现代控制技术、计算机技术于一身的技术平台，已慢慢渗入国民经济发展的各个领域。本文就主要探讨电子电力技术在变压器中的应用，从实例中反映电子电力技术广泛的应用前景。　　关键词：电力电子技术；变压器；应用　　新世纪电力电子技术不断提升，尤其是微电子技术的革新，使得电力电子技术的世界日新月异，带动许多关键技术引领尖端科学技术的潮流。电力电子技术发展迅猛，应用能力广泛，

2、与其他学科的交叉应用性强，是目前颇具焦点性的一个专业领域。　　通过半导体器件、计算机科技、电路科技、控制智能科技等等平台构成电力电子技术，通过将近五十年时间的发展，其已经不断融入生活、工作的方方面面，在新世纪中伴随电力电子技术新的理论、实践应用发展，成为了关键性的技术。目前，电力电子技术相关的研究，在国际上仍处于较为初级的阶段，虽然为我们带来了巨大的便利，但其仍有许许多多方面的理论和实际应用有待人们的开发与研究，相信在不久的将来，电力电子技术将成为我们生活中不可或缺的一部分。　　本文基于电力电子技术在变压

3、器中的应用，通过其相关的理论与原理的阐述，设计电力电子变压器的仿真，致力于提升电力质量，实现电力电子变压器的优越性。　　1相关定义与原理　　1.1电力电子变压器定义　　电力电子变压器，又叫做固态、柔性变压器，通过对目前在用的电力电子变压器进行结构研究，可以阐述为电力电子变压器是一种将带有电力特性的能量向另一种带有电力特性的能量进行转变的设备，而上述的两种能量具有不同的频率、相位等等特征。　　1.2电力电子变压器原理　　电力电子变压器通过两种不同的功率变换器实现变频，属于交-交式的转化。它的工作原理主要是将

4、一种电压，经过一定的转换器，变换为另一种交流的电压，利用高频电压进行耦合，经变换器转换为所需电压。其可以利用增强变压器的功率实现体积的缩小。运用目前的电力电子技术以及合理的工作技术，实现高频交流电的制造，再利用电压器进行电压的交互，实现工频交流电的制造，减少、减轻变压器的体积，如此往返，即为电力电子变压器的工作原理。　　当前，因在用的基本所有电力系统相关器件，耐压性与输电系统方面都比较薄弱，因此电力电子变压器需要在配电领域进行一定的技术开发，相较于常规的电力变压器，配电系统的变压器其电源两侧的绕组将固定为

5、一次侧，与高频电压器的绕组将固定为二次侧，它们之间由高频变压器作为载体进行联结，详见图1。　　图1配电用电力电子变压器基本原理　　2电力电子变压器电路类型分析　　2.1斩控式电力电子变压器　　1995年，美国电科院首先研制出了电力电子变压器的斩控式样机，它选取了BUCK结构的电路，其简单实用，易于调节变压，但缺点是控制性不强，并不含有变频的功能，还不能进行电气隔离，以及无法对输入的电流与功率进行相关的抑制作用，所以，该斩控式电力电子变压器无法在输配电工作中发挥交大的作用。　　2.2交-交-交变换电力电子变

6、压器　　MKang（美国德州大学）在1999年，研制出一种新型交-交-交变换电力电子变压器，其由初、次两级功率进行交互变频变压器组成，通过两种功率的转换，连接功率器件，实现双向流动电能的作用。其优势为传送容量增加，体积相对小，缺点为相关器件繁复，结构复杂。　　2.3反激式电力电子变压器　　反激式电力电子变压器结构简洁，装置器件较少，避免了较多的中介环节，因此比前面两种变压器结构有更大的进步。其优势为相关器件少，电感与电容组成电路，简化了电能质量不足的缺陷。但其开关反应能力偏大，很难在高电压环境下使用，还容

7、易因漏感产生交稿的尖峰电压，对电压应力造成较大的压力，因此电磁相关的干扰颇为明显。　　3电力电子变技术在变压器中的仿真应用　　3.1电力电子变压器在改善电能质量中的应用　　电能质量在国际上的基本既定为：运用电力相关设施设备无法进入工作，以及使得其出现问题的电流、电压或者频率等等误差，其基本内容以电压波动与闪变、频率偏移及短时供电中断等等内容为主，其次还有电压的偏差、电流波形的畸变以及三相电压不平衡等等问题，本文主要以前面两种为主要仿真目标进行研究。说明其常规变化与故障隔离等等作用，对电能质量进行一定的改善

8、。　　3.1.1电压波动与闪变　　在电压波动与闪变的问题中，由于电力系统的母线出现非整数倍的影响，假设PET一次侧的母线频率是10Hz，幅值为10%左右的和谐波，使得母线电压有异常的波动，具体的仿真结果图如图2所表示。　　（1）PET输入相电压（2）PET输出相电压　　图2母线电压波动时的仿真结果　　从图2可见，由于实验中有一定的间谐波影响，使得PET一次侧的母线电压有较大明显的波幅，而另外的二次侧电压未受到一定的影响，还是可