电力电子学答案

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1、电力电子变压器的电路分析董德智，徐杰，洪乃刚（铜陵学院电气工程系，安徽铜陵244000）摘要：介绍了电力电子变压器的基本原理，分析了交－交S2.22KfAAJB(1)cem－交变换型电力电子变压器的电路结构，通过仿真，验证了电路原理分析的正确性，并阐明了这种结构电力电子变压器其中：S是变压器的容量（VA），K是铜导线饱和2的优缺点。阐述了基于双PWM变换电力电子变压器的电因数，f为励磁频率（Hz），Ac为铁芯面积(m)，22路结构和工作过程，提出了相应的控制策略，通过系统仿真Ae为绕组面积（m），J为导线电流密度

2、（A/mm），表明：在电力系统中，这种结构的电力电子变压器可以使电Bm为最大磁通密度（T）。Ac和Ae的乘积可反映网接近单位功率因数运行，网侧电流正弦化，输出恒压、恒变压器的体积。由（1）式可推导出（2）式：频的交流电压，且有一定的抗干扰能力。基于双PWM变S换的电力电子变压器具有广阔的使用前景，它将是解决电能AAce(2)BfJm质量问题的关键装置。关键词：电力电子变压器;电路分析;电力系统;仿真通常J变化不大，由（2）式可知变压器的体积和Bm与f的乘积成反比，因此，可以通过增加变压器0引言的工作频率来减小其体

3、积和重量。利用现代电力电变压器是一个十分重要的电气设备，因其结构子技术和适当的控制方案，将工频交流电调制为高简单，可靠性高而得到广泛应用。但是，它也有一频交流电，然后经过高频变压器进行隔离和电压变些显著缺点：体积大﹑重量大；由于其励磁回路非换，再把高频交流电变为工频交流电，从而实现变线性负载的剧烈变化等因素而引起谐波；带非线性压器的小型化﹑轻型化。负载时，畸变电流通过变压器耦合进入电网，造成2交－交－交变换型电力电子变压器[1]对电网的污染。而利用半导体电力开关器件组成1999年美国德州大学Kang.M等人提出了交

4、—的开关电路，可以有效地实现开关模式的电力变换[2]和电力控制，包括电压、电流的大小、频率、相位交—交变换型电力电子变压器，如图1所示，它和波形的变换和控制。面对传统变压器的不足和日可分为由将工频交流电变换为高频交流电的高频趋严重的电能质量问题，人们借助电力电子技术快调制电路部分、将高频交流电隔离的高频变压器部速发展的契机，开始研制一种新型变压器——电力分,以及将高频交流电解调为工频交流电的解调电电子变压器。根据文献，国内外对电力电子变压器的研究还处于初级阶段，目前主要有交—交—交变路部分，在两级功率变换电路中，每

5、个桥臂由上、[2]、[3]换型电力电子变压器、交-直-交-直-交双直流环下两个背对背的功率器件连接，这种连接方式可以[4]、[5]结构电力电子变压器和基于双PWM变换的电[6]实现电能双向流动。其工作原理为：首先输人的工力电子变压器。本文首先介绍电力电子变压器的基本原理，接频交流电经过原边变换器调制为高频交流电，调制着分析交—交—交变换型电力电子变压器的工作是通过S，S，S，S，S，S，S，S1A1B2A2B3A3B4A4B过程，进行仿真验证，在分析基于双PWM变换电力电子变压器电路的工作过程基础上，提出相应的运行

6、在开关状态实现的，其中S，S；S，S1A1B2A2B控制策略，最后对其在不同负载的工作情况进行了系统仿真。同时导通和关断，S，S；S，S同时导通和3A3B4A4B1电力电子变压器的基本原理[2]关断，两组之间的控制信号是占空比为50%互补导变压器的大小和容量有如下关系：通的高频信号；其次高频变压器原边的高频调制电1压耦合至副边；最后由副边与原边结构完全相同的这种电力电子变压器的优点以有：使变压器的体积和重量明显减小，工作原理简单且易于实功率变换器反调制，输出高频电压，再经输出滤波现。但它包含的功率器件较多，结构复杂

7、，而且器滤波将其转换为所要求的电压。控制时必须保证原﹑副边电路同步。SSS'S'3基于双PWM变换的电力电子变压器1A3A1A3A''SSS1BS1B3B3BEaRLVinCTLo负V1V2CoVo载EbRLC''SSSS4A2A4A2AEcRL''SSSS4B2B4B2B图1交-交-交变换电力电子变压器原边整流原边逆变为了验证电路原理分析的正确性,用MATLAB/Simulink对交-交-交变换型电力电子变压器进行了仿真，结果如图2所示,从仿真波形可以看出，50Hz电源电压(图2(a))经过交-交-交变换三LC相

8、C1滤负波型电力电子变压器原边的交-交变换电路高频调载器制，得到1000Hz高频电压(图2(b))，再通过高频变压器的副边交-交变换电路和输出滤波电路使高频电压解调，得到50Hz工频电压(图2(c))。副边逆变副边整流1000图3基于双PWM变换的电力电子变压器5000交-直-交-直-交双直流环电力电子变压器和Vin/V基于双PWM变换的电力电子变压器结构相