電力電子變壓器原理、現(xiàn)狀、應(yīng)用場合介紹-展示頁
2025-06-25 13:42本頁面
【正文】 還原為工頻信號。另外，美國德州Aamp。另外，設(shè)計(jì)時為減小對開關(guān)器件的應(yīng)力，輸入采用多個變流器串聯(lián)工作，使系統(tǒng)的可靠性大大降低，當(dāng)其中任意一個器件出現(xiàn)故障都會導(dǎo)致工作異常。進(jìn)入20 世紀(jì)90 年代,國外在這一研究領(lǐng)域中取得了一些新進(jìn)展, 提出了新的技術(shù)方案,并制作了與配電系統(tǒng)電壓等級相當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)室樣機(jī)。美國海軍和美國電力科學(xué)研究院(EPRI)的研究小組先后提出了一種固態(tài)變壓器結(jié)構(gòu), Koo suke Harada等人也提出了一種智能變壓器, 他們通過對高頻技術(shù)的使用, 使變壓器體積減小, 實(shí)現(xiàn)恒壓、恒流、功率因數(shù)校正等功能。比較兩種方案, 后種控制特性良好, 通過PWM 調(diào)制技術(shù)可實(shí)現(xiàn)變壓器原副邊電壓、電流和功率的靈活控制, 有望成為今后的發(fā)展方向。圖1 電力電子變壓器基本原理框圖PET 的具體實(shí)現(xiàn)方案分兩種形式: 一是在變換中不含直流環(huán)節(jié), 即直接AC/AC變換, 其原理是: 在高頻變壓器原邊進(jìn)行高頻調(diào)制, 在副邊同步解調(diào)。基本原理PET 的設(shè)計(jì)思路源于具有高頻連接的AC/AC變換電路, 其基本原理見圖1, 即通過電力電子變換技術(shù)將變壓器原邊的工頻交流輸入信號變換為高頻信號, 經(jīng)高頻變壓器耦合到副邊后, 再經(jīng)電力電子變換還原成工頻交流輸出。電力電子變壓器介紹0、前言電力電子變壓器(Power Electronic Transformer 簡稱PET)作為一種新型的能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，與傳統(tǒng)的變壓器相比，具有體積小、重量輕、空載損耗小、不需要絕緣油等優(yōu)點(diǎn)。它是集電力電子、電力系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)、數(shù)字信號處理以及自動控制理論等領(lǐng)域?yàn)橐惑w的電力系統(tǒng)前沿研究課題，通過電力電子器件和電力電子變流技術(shù)，對能量進(jìn)行轉(zhuǎn)換與控制，以替代傳統(tǒng)的電力變壓器。因高頻變壓器起隔離和變壓作用, 因鐵心式變壓器的體積與頻率成反比, 所以高頻變的體積遠(yuǎn)小于工頻變壓器, 其整體效率高。 二是在變換中存在直流環(huán)節(jié), 通常在變壓器原邊進(jìn)行AC/AC變換, 再將直流調(diào)制為高頻信號經(jīng)高頻變壓器耦合到副邊后, 在副邊進(jìn)行DC/AC變換。研究現(xiàn)狀自1970 年美國GE 公司首先發(fā)明了具有高頻連接的AC/AC 變換電路后, 很多科研工作者對各種不同結(jié)構(gòu)的具有高頻連接的AC/AC 變換器進(jìn)行了深入的探討和研究, 并提出了PET 的概念。早期的PET的理論和實(shí)現(xiàn)研究由于受當(dāng)時電力電子器件和功率變換技術(shù)發(fā)展水平的限制, 所提出的各種設(shè)計(jì)方案均未能實(shí)用化, 特別是在可用于實(shí)際輸配電系統(tǒng)(10kV以上)的PET的研究方面進(jìn)展不大。如美國密蘇里大學(xué)在ABB和愛默生公司資助下對電力電子變壓器進(jìn)行了研究，完成了10kVA，7200 V／240 V的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，但僅實(shí)現(xiàn)了基本的電壓變換功能和對輸入的功率因數(shù)控制。美國威斯康星一麥迪遜大學(xué)與ABB公司合作，德克薩斯農(nóng)機(jī)大學(xué)也于20世紀(jì)90年代末對電力電子變壓器進(jìn)行了研究，但以上工作只對其電壓變換的功能進(jìn)行了分析和研究。M大學(xué)提出了一種基于直接AC/AC 變換的PET 的結(jié)構(gòu),見圖2。為了減小器件開關(guān)過程中由于電流突變造成的過電壓, 該方案采用了一種4級開關(guān)控制策略, 可使功率器件在無吸收電路的條件下安全換向。試驗(yàn)表明, 對于常規(guī)變壓器, 當(dāng)其工作頻率由60 Hz 提高到110 kHz 后, 變壓器的輸送容量可提高3倍, 效率也有所提高。但變壓器副邊波形基本是對原邊波形的還原, 可控性不高。圖3 基于buckboost 的PET這種變壓器的工作過程為: 輸入三相電源的線電壓通過功率開關(guān)S1, S2和S3被調(diào)制成高頻交流加載至高頻變
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