电子电力变压器的实现方法

1、电子电力变压器的实现方法：总的来说,按照变频部分的实现方法,EPT可以分为两大类：笫一种是变换过程不 存在中间直流环节，即直接AC/AC变换；第二种是变换过程中存在中间直流环 节，即AC/DC / AC变换。一.直接AC/AC变换的E PT:1.通过控制相移角来控制交流测的电压输出。这种电子电力变压器的工作原理为:首先，输入的交流工频电压经过原边变 换器调制成高频交流电压,S1和S 4同时导通和关断,S2和S 3同时导通和关断， 这两组控制信号是占空比为50%,互补导通的高频信号，所得高频调制电压经中 频变压器耦合至副边，副边和原边采用结构完全相同的功率变换器解调，经输出 滤波器滤波，转换为所

2、需要的电压，副边开关控制信号和原边波形相同，只是滞 后一段时间信号，滞后时间的大小和输入电压、高频变圧器变比、输出电压参考 值有关。实验表明，将变压器工作频率由60 Hz提高到1 . OkHz后，变压器的输 送容量可提高3倍,也就是说这种变压器比同容量的常规变圧器体积小1 / 3o AC/DC / AC 变换的 EPT二.AC/DC/AC 变换的 EP T: 1.占幻幻 -q-5 -q-q-o图2-6基于AC/DC/AC变换的EPT结构图图2-6为一种带直流环节的EPT的实现方案，这种EPT先通过三相全控整 流技术将工频交流输入变换为直流，然后通过单相全桥逆变电路,将直流调制成 高频方波，经高

3、频脉冲变压器祸合至副方，副方采用同步解调将高频方波还原成 直流电压，再通过二相全桥逆变器,转换为工频交流输出。该方案采用的整体变换 结构，结构比较简单，但要求高圧侧功率器件能够承受较高的电压，低压侧功率 器件能够承受较大的电流这意味着该方案需要比较高的成本。2.图三级结构的EPT这是一种模块化的串并联结构,包括输入级、隔离级和输出级。输入部分山若 干模块串联而成，这样均匀分布到每一个模块上的电压比较低，釆用低压器件即 可以满足要求，该方案降低了成本和实现难度，实用性比较高。EPT1.EPT的输入级模型输入级的功能是将系统交流转换成直流，也就是一个整流装置。常规整流环 节广泛采用了二极管不控整流

4、电路或晶闸管相控整流电路，因而对电网注入了大 量谐波及无功，造成了严重的电网“污染”。治理这种电网“污染”最根本的措 施就是，要求变流装置实现网侧电流正弦化，且运行于单位功率因数。为了避免 所采用的整流器给电网带来污染，采用PWM技术进行控制，使整流器网侧电流正 弦化,且可运行于单位功率因数。三相PWM整流器有电流型整流器和电压型整流器两种结构，如图所示。但 是电流型PWM整流器应用并不广泛，原因有以下两点：一是电流型整流器输出 电感的体积、重量和损耗都比较大;二是常用的现代全控器件如IGBT, P-MOS F ET都是有反并联二极管(或集成在器件内部的二极管)反向自然导电的开关器 件，在电流

5、型变换器电路中为防止电流反向流动必须再串联一个二极管，因此主 电路构成不太方便而且通态损耗大。从装置的体积、重量、成本和损耗看，电流 型整流器均不及电圧型整流器有优势，因此这里我们只讨论电压型高频PWM整 流器。=C Rl -Rl图3-2三相PWM整流器拓扑结构只要能对图3-2 (a)中的AC/DC变换器进行实时、适式的控制，能使变换 器交流端的二相电压为互差1 20度的正弦波,控制三相变换器交流侧电压的大小 和相位，那么图3-2( a )的交流、直流变换器就是一个理想的AC-DC双向功率变换器。2.EPT的隔离级模型EPT作为一种电力变压器，必须实现传统变压器所具有的功能一一原方和副 方的电

6、气隔离以及电压等级的变换。完全依鼎电力电子器件组成的DC/DC变 换器对电压幅值调整范兩有限，无法有效实现电压等级的变换，因此必须将原方 PWM整流器输出的直流电调制成交流电，通过一个高频变压器耦合到副方，以 达到隔离和变压的LI的。高频变压器副方的交流信号通过一个同步解调环节，被 还原成直流，作为下一个环节的输入。图35隔离环节拓扑结构(b) S2 S3、S5、导通图36各匸作状态等效电路3 EPT的输出级模型EPT的输出级与输入级模型是一样的，只是工作时的具体参数不一样,即一端工作在整流状态，另一端工作在逆变状态。发电机EPT组的数学模型所要研究的是发电机一 EPT组的综合最优控制，所谓综

7、合控制，就是联合多个被控制U标，根据U标之间的相互作用，设计一个综合控制器，以达到对多 个LI标的同时控制，也叫做协调控制。在电力系统中，各控制对象之间的综合协 调控制是比较常见的，如励磁与调速，FACTS装置或HVDC输电系统的协调 控制，以及多种FACTS装置之间的综合协调控制。总体来说山前电力系统各对 象的孤立控制正朝着综合协调控制的方向发展，这种控制思想可以协调解决一些 相互矛后的控制LI标。随着电力电子技术的发展，电力系统中可控装置数量急剧 增加，研究各装置之间的综合协调控制有着很大的潜力。图4-3含发电机一EPT组的单机无穷人系统等效电路p】，Q】i Ut上图中，口、分别为EPT偷入、输出滤波电抗，用来减小电流谐波，Ci、C2 为EPT高、低压侧直流滤波电容器。Ui，U2为EPT原、副力交流侧电压有效值,功, 恥为頁流环节电流，Udd和Ude?为EPT原、副方直流环节电压，Id为高频变压器原方 电流有效值。Pi、Qi为发电机输出有功功率和无功功率，5为发电机机端电压，P2. Q?为EPT输出的有功功率和无功功率.Uo为EPT输岀电压，x瞰为线賂电抗，U；，为 无穷大系统电压。VSC1和VSC2的调