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1、新型电子电力变压器结构与工作原理背景：随着现代电网的不断发展,越来越多的分布式发电系统和分布式储能系统需要同电网相连接。新能源发电系统并网时,需要接口设备提供无功功率补偿、电压调整、智能能量管理和即插即用等功能。而传统的变压器功能有限,无法提供上述的功能。简介：窗体顶端简介：一种新型的电力电子变压器来替代传统变压器作为新能源发电系统并网的接口设备，所谓电力电子变压器,是一种把高频变换技术和电力电子变换技术相结合,来实现电压等级变换和电气隔离等功能的静止电气设备。由于目前电力电子器件耐压等级的限制,电力电子变压器应用于高压场合时需要釆用
2、多个低压模块级联的结构。模块级联型电力电子变压器面临的主要问题之一是各级联模块之间的均压问题,各模块之间电压不均衡会导致关器件上承受的电压超过其耐压值,造成开关器件的损坏。本文主要研究在模块级联型PWM整流级实现各级联模块的均压问题。即共同占空比控制方法和电压均衡控制方法。通过对小信号模型伯德图的分析分别得到了共同占空比控制和电压均衡控制两种控制方法下控制器的参数。窗体顶端电力电子变压器的优点：电力电子变压器具有传统变压器不具备的特点,它通过电力电子变换器对其一次侧和二次侧的电压幅值和相位进行实时控制,可以实现变压器一次侧、二次侧的电
3、压、电流和功率灵活调节。与传统的变压器相比,电力电子变压器具有如下特点:(1)体积小,重量轻,不需要变压器油,对环境没有污染。(2)运行时可以保证用户侧电压幅值稳定,不随着负载的变化而变化。由于一次侧和二次侧之间实现解耦,因此电网侧电压幅值的波动、电压波形的失真以及频率的波动对用户侧不会产生影响,同时用户侧产生的无功、谐波等也不会影响电网的稳定性。(3)具有高度的可控性,变压器一次侧和二次侧的电压和电流均可控。(4)电力电子变压器中间有直流环节,可以直接对直流负载供电。这一特点有助于直流入户概念的实现,可以节省掉大量的整流设备,降低了
4、用电成本。(5)含有智能控制单元,一方面可以实现变压器本身的自检测、自诊断、自保护和自恢复等功能,另一方面可以实现变压器状态或控制的联网通信,对于实现智能电网具有积极意义。图1-1三级式电力电子变压器结构窗体顶端由此可见,电力电子变压器在实现传统变压器的电压等级变换、电气隔离和能量传递等基本功能的同时,还可以实现潮流控制和电能质量控制等功能,这是电力电子变压器最突出的特点。窗体顶端电力电子变压器的工作原理：电力电子变压器是一种将电力电子变换技术和基于电磁感应原理的电能变换技术相结合,实现将一种电力特征的的电能转变为另一种电力特征的电能
5、的静止电气设备上述的电力特征包括电压或者电流的幅值、相位、相序、波形、频率和相数等。它的主要功能包括变压、变流、电气隔离、能量传递和电能控制在结构上,电力电子变压器主要包括两个部分:高频变压器和电力电子变换器。电力电子变换器的作用是为高频变压器与电源和负载之间的连接提供接口,把电源侧的工频交流电变换为高频变压器一次侧的高频交流电或者把高频变压器输出高频交流电变换为负载所需的电能;高频变压器把电源侧和负载侧的电力电子变换器连接起来,对高频交流电进行电压等级的变换。电力电子变压器的结构如图1-2所示。窗体底端窗体底端窗体底端图1-2电力电
6、子变压器原理结构图窗体底端根据电力电子变压器原理结构图1-2,可知电力电子变压器的工作原理为:电源接到一次侧时,电力电子变换器1将输入的工频交流电变换成高频交流电,同时把高频交流电输送到同它相连的高频变压器的一次绕组,根据法拉第电磁感应定律,在高频变压器的二次绕组会感应出相应的感应电动势,这个感应电动势同电力电子变换器2相连接,通过电力电子变换器2变换成负载所需的电能形式,输出到负载上。电力电子变压器工作的基本原理如图1-3所示。窗体底端图1-3电力电子变压器工作结构图窗体顶端从以上的分析可以得到如下结论:(1)电力电子变压器中电力电
7、子变换器的主要功能是实现电压或者电流的频率控制、相位控制和谐波控制。(2)电力电子变压器中的高频变压器主要功能是电压等级的变换和电气隔离。窗体底端窗体顶端电力电子变压器的分类：随着电力电子技术的逐步发展,电力电子变压器引起了越来越多学者的重视,大量的拓扑被提出,主要分为单级式,两级式和三级式几种结构,如图1-4~1-6所示。这几种结构各有优缺点,基本功能类似都可以实现交交变换,但衍生功能有所差异。目前看来三级式结构可行性最高,功能相对齐全,控制相对简单,是SST发展的主流方向,本文主要研究三级式结构的电力电子变压器。图1-4电力电子变
8、压器单级式结构图1-5电力电子变压器双级式结构图1-5电力电子变压器三级式结构窗体顶端图1-6是一种目前最具有代表性的三级式电力电子变压器结构图,它的工作原理是:输入端的工频交流电通过H桥整流器变换为直流电,得到的直流电
