一种新型混合式电力电子变压器仿真研究

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1、一种新型混合式电力电子变压器仿真研究4—.沛龙刘君曾华荣曾鹏杨斌王建华贵电网有限责任公司电力科学研宄院东南大学本文屮作者介绍Y出Y—种新型混合式电力电子变压器。分析了基于该拓扑的串并联变换器控制方法，并通过仿真验证了拓扑及控制方法的可行性。关键词：混合电力电f变压器;无功补偿;电压调节;SimulationResearchofaNovelHybridPowerElectronicTransformerCHENPei-longLIUJunZENGHua-rongZENGPengYANGBinWANGJian-huaElectricPow

2、erResearchInstitute，GuizhouPowerGridCo.，Ltd.;SoutheastUniversity;Abstract：Anewhybridpowerelectronictransformerisintroducedbytheauthorsinthispaper.Thecontrolmethodofserial-parallelconverterbasedonthistopologyisanalyzed，andthefeasibilityoftopologyandcontrolmethodisverifie

3、dbysimulation.Keyword：Hybridpowerelectronictransformer;Reactivecompensation;Voltageregulation;1引言电力变压器是通过电磁耦合把一种等级的电压转换成同频率的w—等级电压的一种静止的电器一次设备。传统变压器虽然具有廉价、高可靠性、高效率的优点,但是过于单一的功能使得其不能完全满足现代电力系统的要求:变压器高、低压侧电压会受负荷人小和特性的影响，电压不恒定II会带来电能质量问题;不具备对电压、电流的调节和控制能力；不能参与电网其他设备的互动;无直流

4、输出，不利于可再生能源高效的并网运行。此吋由全功率电子器件构成的电力电子变压器进入了人们的视野。电力电子变压器将电力电子技术应用到变压器的设计和制造当中，它通过电力电子变换技术实现电力系统中的电压变换和能量传递。在全功率电力电子器件给电力电子变压器带来一系列优点的同时，电力电子变压器也有不足之处：(1)在目前技术条件下，开关器件特性决定了电力电子变压器实际运行效率可能比常规变压器稍低一些。(2)目前电力电子器件较贵，因此电力电子变压器价格较常规变压器要贵一些，这将直接影响推广到实际应用。基于以上原因，由传统变压器和电力电子器件组合而成

5、的混合型电力电子变压器(IIPET)得到越来越多的关注。混合型电力电子变压器也可称作混合变压器(Hybridtransformer)或者混合配电变压器(Hybriddistributetransformer)，是一种基丁•传统变压器以及电力电子器件的新型电能变换设备。该设备继承了变压器以及电能质量治理装罝的功能。其突出特点是在大功率传递电能及电压变换的同时有效的治理电IM中较常发生的电压跌落、谐波等现象。从而无需再额外的给敏感负荷装备APF、DVR或者UPQC等电能质量治理装置。相比较UPQC,HPET取消了串联变压器，节省了空间体积

6、;具有更高的功率密度。在整合了UPQC的功能的同吋改进了拓扑，从而利于和传统变压器结合。有文献提山了一种新型单相配电变压器，在变压器的低压侧增加一组辅助绕组，连接AC/AC变换器，变换器输出侧和低压侧主绕组串联以后连接负载，从而达到动态补偿电压的效果。该混合变压器只具有电压调节的能力，没有谐波抑制和无功补偿的能力。还有文献提出了一种基于三相背靠背结构的混合配电变压器，该拓扑具有无功补偿和电压调节的能力，但是这种结构控制方法相对比较复杂，三和不平衡调节能力较弱。本文中笔者提出了一种基于分和结构的新型混合式电力电子变压器，并通过仿真验证了

7、该拓扑其控制方法的可行性。2新型混合式电力电子变压器拓扑结构和工作原理HPET的拓扑结构如图1所示。其中ua,ub,uc为低压侧主绕组三相电压;uga,ugb,Ug、分别为各相补偿电压；i。，，ikb,沁分别为变压器低压侧辅助绕组电流。图1新型混合式电力电子变压器拓扑从图1可以看出，IIPET由三相多绕组变压器、11桥背靠背变换器、滤波器以及静态开关组成。三相多绕组变压器包含一组原边绕组和两组低压侧绕组，低压侧绕组变比为10kV/400V。低压侧主绕组为配电线路，串联H桥变换器以后输出400V交流电;低压侧辅助绕组分成三个单相分别连接

8、H桥背靠背变换器中的并联侧变换器，串联侧变换器通过静态开关串联接入低压侧主绕组。辅助绕组变比为10kV/200V。H桥背靠背变换器申联在低压侧辅助绕组和负载之间，通过逆变器输出端提供补偿电压。设备在整流侧通过变压器将直流