电力电子技术在变压器设计中的应用与分析

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1、电力电子技术在变压器设计中的应用与分析陈永杰赵奇唐日强许继变压器有限公司摘要：电力电子技术融入电力系统屮的变压器，是当前国际上较为先进的理念，与传统变压器相比，不仅能够提高当前的电能质量，并且能够提高电网的利用效率，具有很大优势。本文首先是对电力电子技术在变压器中应用的基本原理进行阐述,对电力电子变压器的几种电路类型进行了研究，并且着重分析了双PWM变换的电力电子变压器。在对双PWM变换的电力电子变压器进行分析吋，首先从它的结构框图以及电路结构进行分析。先从整流电路对电力电子变压器进行分析，再从逆变电路对双PWM变换的电力电子变压器分析，通过这三种对变压器的详细分析，对我

2、们了解双PWM电力电子变压器有非常大的帮助，能够使我们充分了解其工作原理，从而对电力电子技术应用在变压器中充满信心，这种变压器将逐渐取代传统变压器，在未来会有好的应用前景。关键词：电力电子技术;变压器设计;应用与分析;作者简介：陈永杰，工程师，研究方向为变压器设计。在我国电力系统中最主要的电气设备就是电力变压器，传统的电力变压器负荷变化对电力影响特别大。当电力的负荷发生故障时，不能很好的隔离故障，为了隔离故障而使用绝缘油会对环境形成一定的污染，传统的电力变压器有着自己的不足，比如体积大、空载耗损也比较大和重量大等;跟传统的变压器相比较来看，电力电子变压器是新型的一种能量电

3、力转换设备，这种电力电子变压器最大的优点就是耗损相对比较小，不需要绝缘油等，我国目前将现代电力电子技术和控制技术引到以前传统的电力技术方面，通过半导体集成电路、微处理控制系统和半导体电力开关器件來对电流的大小、电压、相位、频率和波形來进行控制和变换，为了更好地替换以前传统的电力变压器，就需要使用电力电子交流技术和电力电子器件来控制和转换有关的能量，还有很多的理论知识和一些实际问题需要大家来进行研究。1电力电子变压器的基本原理初级功率变换器、次级功率变换器以及联系初级和次级功率变换器的高频变压器来共同构成电力电子变压器。根据电力电子变压器的输入和输出这种特点来看，也就是电力

4、电子变压器的交交变换，电力电子变压器的基木工作原理就是输入的工频电压利用原边变换器，将工频电压转换为高频电压，利用高频变压器耦合到副边，最后再利用副边功率变换器将电压转换成所需要的高频交流电压;对电力电子变压器要减小它的体积，来增加电力电子变压器的工作频率;为了把工频交流电转换成高频交流电，这就需要使用合适的电力控制方案和现代电力电子技术，最终能够使电力电子变压器逐步的过渡成小型变压器和轻型变压器。2电力电子变压器的几种电路类型2.1斩控式电力电子变压器在1995年，电力电子变压器的实验样机被制造出来，这也是美国电科院首次成功制造斩控式的电力电子变压器。2.2交-交-交变

5、换电力电子变压器在1999年，交-交-交变换的电力电子变压器被制造出來，它是一种新型的电力电子变压器，这也是美国徳州大学首次成功制造该种类型的电力电子变压器。2.3反激式电力电子变压器反激式电力电子变压器是近年来研制的新型变压器，它的内部元件大大减少，结构非常的简化。3双PWM变换的电力电子变压器分析3.1结构框图及电路结构双PWM变换的基木思路是把原电压进行高频整流，然后再进行输出。具体做法是当原交流电到达电力电子变压器后，首先在变压器的原边对其进行三相整流，然后再进行单相逆变，使交流电压转变成为直流电，然后经过高频变压器，把直流电压进行高频耦合后，然后再通过三相逆变将

6、直流电压转变为三项交流电压，经过电力电子变压器的副边进行输岀。电力电子变压器由电压型三相PWM,单相桥式逆变电路和单相桥式整流电路构成，另外还包括了高频变压器和三相桥式逆变电路。首先，电力系统中的交流电通过变压器时，首先会在原边被双PWM变换的电力电子变压器的进行整流，在通过三相电压型PWM整流后，把这些交流电准变成直流电，这些直流电能够被电网电流的相位所控制，然后把这些电流经过单相逆变电路，将其逆变成为单相高频交流电，通过电力电子变压器的耦合后，进行单相高频整流，在完成单相高频整流后，在变压器的副边将高频的交流电转变成为直流电，然后在直流电转换成为三相交流电前，在变压器

7、的副边经过三相逆变电路的转变，最后将传输过来的的直流电由转变成三相交流电，再通过滤波电路，重新输入到店里系统屮，此时经过变压器工作后，形成的交流电的频率为工频。3.2整流电路分析在双PW'M变换的电力电子变压器中，既有三相全桥整流的电路，是由全控器件组成，还包含有单相全桥整流电路，同样也是由全控器件组成。在双PWM变换的电力电子变压器中，采用的整流电路沿袭了以往经常采用的AC/DC变换电路，这个变换电路也是应用最为广泛的一种，其他传统的整流电路还有不控整流和相控管整流，以及PWM整流，这些整流方式代表了电子元件发展的历史，是从