【正文】 gh 一 frequency Transformer is a convertible device which contains power Electronic converter and makes use of transformer realizing the magism coupling , it converts voltage and transfers energy by Power electronic technology and the high一 frequency transformer Its Prominent characteristic is smaller And lighter than the traditional transformer, a flexible control for the main and Subsidiary side voltage amplitude and Phase can be also achieved respectively, it can Satisfy many new requests of future Power system. Therefore, it is necessary that Study its topology structure and the control schemes. Firstly, some typical schemes of the high 一 frequency Transformer areGeneralized in this paper, and the topology structure and control strategy of high 一frequency Transformer Subassembly are analyzed in strategy has been Put in the main side of high 一 frequency Transformer, under the grid with nonideal brought Out the feedforward and feedback pensation control, and carried out Matlab/Simulink emulation. Key words：High 一 Frequency Transformer (HFT)；Topology；Modeling and simulation 目 錄摘要????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????ⅠAbstract??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????Ⅱ1 緒論??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 課題研究的背景和意義????????????????????????????????????????????????????????????????????????1 當前國內外研究現狀????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3 高頻變壓器的應用及其前景????????????????????????????????????????????????????????????????4 本文的主要工作???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????52 高頻變壓器的拓撲結構及工作原理??????????????????????????????????????????????????????6 高頻變壓器的工作原理???????????????????????????????????????????????????????????????????????6 高頻變壓器的拓撲結構???????????????????????????????????????????????????????????????????????93 高頻變壓器的電路結構及控制方式????????????????????????????????????????????????????12 高頻變壓器的基本結構?????????????????????????????????????????????????????????????????????12 輸入級電路及控制方式?????????????????????????????????????????????????????????????????????12 隔離級電路及控制方式?????????????????????????????????????????????????????????????????????18 輸出級電路及控制方式?????????????????????????????????????????????????????????????????????214 建模仿真及結果分析????????????????????????????????????????????????????????????????????????????28 MATLAP/Simulink 簡介 ???????????????????????????????????????????????????????????????????28 建模仿真及分析?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????29總結????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????33參考文獻????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????34致謝????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????37邵陽學院畢業(yè)設計（論文）11 緒論 課題研究的背景和意義我國電網建設己經頗具規(guī)模，但總體而言結構還是較為薄弱，加上裝機容量不足，負荷高峰時段電力系統(tǒng)往往處于零備用運行，電網安全受到極大威脅。其區(qū)別于傳統(tǒng)電力變壓器突出的特點在于體積小、重量輕，可以實現對變壓器原副方電壓幅值和相位的靈活控制，可以滿足未來電力系統(tǒng)的很多新的要求。與之相對的是，隨著信息技術飛速發(fā)展，信息社會對供電質量提出了新的挑戰(zhàn)，用戶對電能質量以及供電可靠性提出了更高的要求。此外，傳統(tǒng)鐵芯變壓器過載時易導致輸出電壓下降、產生諧波；變壓器兩側發(fā)生故障時，故障電流、電壓容易通過電磁藕荷傳播，從而導致故障擴大；帶非線性負載時，畸變電流通過變壓器藕合進入電網，造成對電網的污染；電源側電壓受到干擾時，又會傳遞到負載側，導致對敏感負荷的影響；使用絕緣油造成環(huán)境污染；當系統(tǒng)瓦解或者過載時需要配套的相關設備對其進行保護。由于電力電子技術的快速發(fā)展，有理由相信這種新型變壓器能在不久的將來進入實際電力系統(tǒng)，逐步替代目前使用常規(guī)鐵芯式變壓器。當系統(tǒng)發(fā)生故障時,發(fā)電機可實現短時異步化運行而不會與系統(tǒng)解列,提高系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性和供電可靠性。Koosuke Harada 等人在 1996 年又提出了一種智能變壓器( Intelligent transformer)，通過對高頻技術的使用，使得變壓器體積減小，并可實現恒壓、恒流，功率因數校正等功能。這種 HFT 的體積比同容量的常規(guī)變壓器小 1/3, 總體效率與常規(guī)變壓器相當, 其原理和控制較簡單, 易于實現。這是一種降壓變壓器方案，其特點在于輸入級采用多級功率模塊串聯的結構，高壓側輸入電壓被均分到每一模塊上，從而可減小高壓側單個功率模塊上所承受的電壓，各模塊內部可不必串聯。因此，有理由相信高頻變壓器將成為 FACTS 設備家族中的新成員，其理論研究成果也將會 FACTS 理論的豐富和發(fā)展做出貢獻。 應用 AC/AC 變換的高頻變壓器直接 AC/AC 型 HFT 的工作原理為：輸入的工頻交流電在一次側直接被變換為高頻交流電，經高頻變壓器耦合到二次側后，被直接還原為工頻交流電。由于在其他條件不變的情況下，變壓器的體積同通過其的電流頻率成反比關系，因此當其工作頻率由 60Hz 提高到 后，變壓器的輸送容量可提高 3 倍，效率也有所提高。如圖 所示為一種帶直流環(huán)節(jié)的 HFT 的實現方案，這是一種雙直流結構。本方案是一種比較經濟、實用、可行性較高的方案。該類變換器的優(yōu)點是：能實現電壓的基本變換，結構簡單，體積和重量均大幅下降。(2)由于開關損耗過大,開關頻率受到限制。 輸入級電路及控制方式高頻變壓器的整流電路為將系統(tǒng)交流電轉換為直流，以便下一環(huán)節(jié)的高頻C1C2L1 L2L3R2R1UiIi邵陽學院畢業(yè)設計（論文）14調制。 是 滯后 的功率因sI sI?sV?數角。因此，兩個交流電源如圖 中的和 ,它們之間的有功電流 、有功功率 P 總是從相位超前的電源流向相位sV?i dI滯后的電源。由于 的濾波作用， 脈動SLSi很小，可以忽略，所以當正弦信號波的頻率和電源頻率相同時， 也為與電源Si頻率相同的正弦波。 三相 PWM 整流電路是最基本的 PWM 整流電路之一，電路圖如圖 所示。指令信號和實際交流電流信號比較后，通過滯環(huán)對器件進行控制，便可使實際交流輸入電流跟蹤指令值。因此，變壓器的體積與mBf、J、成反比: （）ceA?mSBfJ??因此當電流密度和磁通密度一定的時候，提高工作頻率可以大大減小高頻變壓器的體積和重量，從而減小了高頻變壓器的體積和重量。非晶材料主要有鐵基非晶合金、鐵鎳基非晶合、鐵基納米合金( 超微晶合金) 等，其特點有：高強韌性，優(yōu)良的磁性及靈活的處理藝。相對于超薄硅鋼片而言，非晶材料價格較貴，硬度較高、加工較困難，但其磁性較強(飽和磁感應強度可達 )、軟磁性能優(yōu)于硅鋼片，較為適合邵陽學院畢業(yè)設計（論文）21替代硅鋼片，作為用于中高頻變壓器的鐵芯。如果不考慮高頻變壓器的過渡過程，中間隔離級可以看作一個比例放大器： 12dcdcuk?（）式中：k 為高頻變壓器變比。在圖 中 120 度寬的方波幅值為 ，若令 的時間坐標零點取為 NDVabv點，縱坐標為 Ny，則 120 度寬方波電壓瞬時值的傅立葉分析結果為： ?????? ???? .13sinsi17sin5si1in32)( tttttVtvDab ????（）線電壓基波幅值 ??（）無三次諧波，僅有更高階奇次諧波，n 次諧波的幅值為基波幅值的 1/n。 將圖 、 b、c 、d 所示的脈沖作為輸入，加在圖 所示的 RL 電路上，設其電流 i(t)為電路的輸出，圖 給出了不同窄脈沖時 i(t)的響應波形。由于計算法比較繁瑣，當需要輸出的正弦波的頻率、幅值或相位變化時，結果都要變化。 關斷時，負載電流1V40udU4通過 和 續(xù)流， =0。在 的正負半周，對各開關器件的控制規(guī)律相同。 和 的驅動信號始終是互補的。1 和 3 或臂 4 和 6 導通時， =0。為了防止上下兩個臂直通而造成短路，切換時要留一小段上下臂都施加關斷信號的死區(qū)時間。 MATLAB 和 Mathematica、Maple 并稱為三大數學軟件。在其下提供了豐富的仿真模塊。包含主回路和控制回路的高頻變壓器仿真模型如圖 所示。輸出線電壓給定為 220v。邵陽學院畢業(yè)設計（論文）36總 結高頻變壓器是一種新型的變壓器，與常規(guī)變壓器相比有許多新的特點。(4) 本文對三級電路拓撲結構的高頻變壓器進行了仿真研究。由于我的學術、技術水平有限，所做研究論文難免有不足之處，懇請各位老師和學友批評指正 致謝人： 2020 年 5 月 15 日