基于三电平拓扑的电力电子变压器研究.pdf

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1、第46卷第1期电力电子技术Vo1．46．No．12012年1月PowerElectronicsJanuary2012基于三电平拓扑的电力电子变压器研究吴翔宇，沈沉，程建洲，田伟帅(1．浙江大学，电气工程学院，浙江杭州310027；2．清华大学，电机工程与应用电子技术系，北京100084；3．北京华腾开元电气有限公司，北京100084)摘要：提出一种改进的基于三电平拓扑的电力电子变压器(PET)。输入级、隔离级与输出级结构分别采用二极管箝位式三电平PWM整流器、零电压开关半桥三电平DC／DC变换器和两电平逆变器。与两电平PET相比，可在有效提高输入电压等级的同时降低开关损耗。针对变压器各环节结构

2、特点设计了控制方案，并在配电系统环境下对其进行了建模和仿真。仿真结果表明，在稳态运行及电源波动、负载投切等动态运行条件下，三电平PET均能保持初、次级良好的电压电流波形，且能维持输出电压恒定，有效抑制了电网与负载的扰动，实现了良好的电能质量调节。关键词：变压器：三电平：零电压开关中图分类号：TM41文献标识码：A文章编号：1000—100X(2012)01—0107—04ResearchonPowerElectronicTransformerBasedonThree-levelTopologyWUXiang．yu，SHENChen，CHENGJian-zhou。，TIANWei．shuai(1

3、．ZhejiangUnwemi@，Hangzhou310027，China)Abstract：Animprovedpowerelectronictransformer(PET)basedonthethree—leveltopologyisproposed．Theinputstage，isolationstageandoutputstageusediode—clampedthree-levelPWMrectifier，zero—voltage·switchinghalf·bridgethree-levelDC／DCconve~erandtwo—levelinverterrespectively．

4、Comparedwithtraditionaltwo—levelPET，thethree-levelPETcanincreasetheratedinputvoltageandreducelossesoftheswitchdevices．Thecontrolschemeofeachstageisproposedforthestructuralfeatures．Thenmodelingandsimulationaremadeinthedistributionsystem．Simu—lationresultsshowthatthethree·-levelPETcannotonlyguaranteeg

5、oodvoltageandcurrentwaveformsinbothpri—-maryandsecondarytidesbutalsomaintainaconstantoutputvoltageintheconditionofsteady-stateoperationanddynamicoperationsuchaspowersupplyfluctuationandloadswithing．Asaresult，itcansuppressthedisturbancesfromdandloadefectivelyandachieveagoodpowerquali~regulation．Keywo

6、rds：transformer；three-level；zero—voltage—switching1引言题。与模块串并联拓扑相比，可以减少所用器件的数量，提高PET的可靠性并降低成本。但目前国近年来．一种基于电力电子变换技术的新型内还未见公开发表的有关三电平结构PET的相电网配电变压装置．即PET。受到国内外学者的广关文献。这里在上述文献的基础上提出改进的三泛关注【1-41。它不仅体积小、重量轻，而且具有交直电平PET，设计了三相系统中各环节的控制策略，流转换能力，可灵活地将各种分布式发电系统接并通过仿真验证了其拓扑和控制策略的有效性。入电网，比传统变压器更能适应智能电网环境下用户对电能的个

7、性化需求。2三电平PET电路介绍在三电平结构中．开关管承受的电压应力仅图1为三电平PET的拓扑结构。其工作原理为两电平拓扑的一半，因此可以成倍提升输入级为：输入级将高压工频交流电经整流后变成直流的电压，解决PET在配电系统中的实用化问题，电，在隔离级被调制成高频方波加载到高频变压且不存在开关管直接串联电路中的器件均压问器。降压后在次级又还原成直流电。最后经输出级逆变成三相低压工频交流电。由于中间隔