電力電子變壓器原理、現(xiàn)狀、應(yīng)用場(chǎng)合介紹(編輯修改稿)
2025-07-13 13:42 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 且轉(zhuǎn)化為電能的方式不同，決定了可再生能源在轉(zhuǎn)化為直流電能時(shí)有不同的直流側(cè)處理電路，如光伏發(fā)電需使用DC／DC電路，而風(fēng)力發(fā)電則需使用AC／DC電路。然后經(jīng)過(guò)電力電子變壓器的隔離環(huán)節(jié)，將直流電轉(zhuǎn)化為高頻交流電。通過(guò)高頻變壓器耦合到副邊，再整流成直流電壓。高頻變壓器主要實(shí)現(xiàn)電壓等級(jí)變換和分布式發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)的電氣隔離作用。最后通過(guò)逆變器實(shí)現(xiàn)和公用電網(wǎng)的并網(wǎng)。采用電力電子變壓器實(shí)現(xiàn)的風(fēng)力和小水電單相并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)如圖6所示，該結(jié)構(gòu)為交—直—交—直—交型雙直流環(huán)拓?fù)洹D6 風(fēng)力和小水電單相并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)圖輸入環(huán)節(jié)為三相電壓型PWM整流電路，將交流發(fā)電機(jī)的交流電變?yōu)橹绷鳎覍?shí)現(xiàn)直流輸出電壓可控、單位功率因數(shù)運(yùn)行。對(duì)PWM整流電路可以采用電壓外環(huán)、電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制方案。電壓外環(huán)是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的控制， 電流內(nèi)環(huán)是為了實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)控制。為了獲取快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)，電流環(huán)可以采用直接電流控制技術(shù)，電壓環(huán)采用常規(guī)的PI控制。對(duì)于并網(wǎng)逆變器的隔離環(huán)節(jié)，高頻變壓器原邊的單相逆變電路，在開關(guān)損耗允許和變壓器磁芯允許的范圍內(nèi)，逆變器輸出頻率越高，變壓器的體積和重量越小，只須達(dá)到高頻逆變目的即可。對(duì)于變壓器副邊整流電路，只要能實(shí)現(xiàn)高頻整流即可。因此，變壓器原邊逆變電路和副邊整流可以用開環(huán)控制方式實(shí)現(xiàn)，將直流調(diào)制成占空比為50％的高頻方波，變壓并耦合到高頻變壓器的副邊繞組后再同步整流還原成直流。輸出環(huán)節(jié)為單相PWM逆變器，逆變器并網(wǎng)運(yùn)行的目標(biāo)：一是逆變器能夠與電網(wǎng)穩(wěn)定地并聯(lián)運(yùn)行，二是能將可再生能源以高功率因數(shù)回饋電網(wǎng)。為了使系統(tǒng)在并網(wǎng)工作時(shí)功率因數(shù)近似為l，則必須要求逆變器輸出的并網(wǎng)電流為正弦波，且和電網(wǎng)電壓同頻率、同相位。多數(shù)并網(wǎng)逆變器對(duì)輸出電流的控制是采用瞬時(shí)值控制方案。先進(jìn)的瞬時(shí)值控制一般采用閉環(huán)反饋，最典型的是輸出濾波電感電流反饋構(gòu)成的電流跟隨控制逆變器。比較常見的電流跟隨控制技術(shù)有電流滯環(huán)瞬時(shí)值控制技術(shù)和電流正弦脈寬調(diào)制(SPWM)瞬時(shí)值控制技術(shù)。 PET在配電網(wǎng)中的應(yīng)用在配電網(wǎng)中，配電線路經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種電壓擾動(dòng)，如電壓驟升、驟降、閃變、波動(dòng)等。對(duì)于對(duì)電壓敏感的負(fù)荷，如電腦、通信設(shè)備等，經(jīng)常會(huì)造成巨大損失，如珍貴數(shù)據(jù)的丟失、通信的中斷等。傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器可以解決配電線路電壓擾動(dòng)的問(wèn)題，但是傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器用一個(gè)可調(diào)自耦變壓器和隔離變壓器去對(duì)系統(tǒng)注入一個(gè)補(bǔ)償電壓，這種結(jié)構(gòu)不但動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較慢，而且大的工頻變壓器也是其主要缺點(diǎn)，工頻變壓器不僅體積大、成本高，而且變換效率低。在此介紹一種基于電力電子變壓器的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器。該動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器分為三級(jí)，輸入級(jí)為三相半橋PWM整流器，可以從電網(wǎng)中獲取能量，從而實(shí)現(xiàn)可連續(xù)運(yùn)行，可以使得整流器電網(wǎng)側(cè)電流正弦化，大大降低低次諧波，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)運(yùn)行。隔離級(jí)采用高頻變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)隔離、變壓和能量傳遞，高頻變壓器原邊的電壓源變換器將直流電調(diào)制為交流電，通過(guò)高頻變壓器耦合到副邊，然后通過(guò)副邊的電壓源變換器進(jìn)行同步解調(diào)，還原為直流電。輸出級(jí)采用二個(gè)單相電壓源逆變器并聯(lián)的模式，每個(gè)單相逆變器連接LC濾波器，通過(guò)電容器將補(bǔ)償電壓耦合到各相中去，實(shí)現(xiàn)對(duì)各相電壓的調(diào)節(jié)。這種基于電力電子變壓器的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的工作原理為利用傳感器、檢測(cè)電路檢測(cè)出電源側(cè)電壓；通過(guò)控制電路產(chǎn)生補(bǔ)償給定信號(hào)；由SPWM形成PWM信號(hào)：再由驅(qū)動(dòng)電路去控制電壓型逆變器的功率開關(guān)；最后通過(guò)濾波器濾除高次電壓諧波，在串聯(lián)電容器上產(chǎn)生與畸變分量相反的補(bǔ)償電壓，從而提高負(fù)載側(cè)的電能質(zhì)量，使電能質(zhì)量敏感負(fù)荷免受電壓跌落、不對(duì)稱、閃變、波動(dòng)及諧波的影響。
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