电子电力变压器的实现方法

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能够分为两大类：第一种是变换过程不存在中间直流环节，即直截了当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.直截了当AC/AC变换的EPT：
1.
通过操纵相移角来操纵交流测的电压输出。

2.
这种电子电力变压器的工作原理为:第一，输入的交流工频电压通过原边变换器调制成高频交流电压，S1和S4同时导通和关断，S2和S3同时导通和关断，
这两组操纵信号是占空比为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，副边和原边采纳结构完全相同的功率变换器解调，经输出滤波器滤波，转换为所需要的电压，副边开关操纵信号和原边波形相同，只是滞后一段时刻信号，滞后时刻的大小和输入电压、高频变压器变比、输出电压参考值有关。

实验说明，将变压器工作频率由60Hz提高到1.OkHz后，变压器的输送容量可提高3倍，也确实是说这种变压器比同容量的常规变压器体积小1/3。

AC/DC/AC变换的EPT
二.AC/DC/AC变换的EPT:
1.
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，经高频脉冲变压器祸合至副方，副方采纳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。

该方案采纳的整体变换结构，结构比较简单，但要求高压侧功率器件能够承担较高的电压，低压侧功率器件能够承担较大的电流这意味着该方案需要比较高的成本。

2.
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。

输入部分由若干模块串联而成，如此平均分布到每一个模块上的电压比较低，采纳低压器件即能够满足要求，该方案降低了成本和实现难度，有用性比较高。

EPT数学模型分析
1.EPT的输入级模型
输入级的功能是将系统交流转换成直流，也确实是一个整流装置。

常规整流环节广泛采纳了二极管不控整流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，造成了严峻的电网“污染”。

治理这种电网“污染”最全然的措施确实是，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。

为了幸免所采纳的整流器给电网带来污染，采纳PWM技术进行操纵，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。

然而电流型PWM整流器应用并不广泛，缘故有以下两点: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-MOSFET 差不多上有反并联二极管(或集成在器件内部的二极管)反向自然导电的开关器件，在电流型变换器电路中为防止电流反向流淌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压型整流器有优势，因此那个地点我们只讨论电压型高频PWM整流器。

只要能对图3-2(a)中的AC/DC变换器进行实时、适式的操纵，能使变换器交流端的二相电压为互差120度的正弦波，操纵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、直流变换器确实是一个理想的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气隔离以及电压等级的变换。

完全依靠电力电子器件组成的DC/DC变换器对电压幅值调整范畴有限，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目的。

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。

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组的综合最优操纵，所谓综合操纵，确实是联合多个被操纵目标，依照目标之间的相互作用，设计一个综合操纵器，以达到对
多个目标的同时操纵，也叫做和谐操纵。

在电力系统中，各操纵对象之间的综合和谐操纵是比较常见的，如励磁与调速，FACTS装置或HVDC输电系统的和谐操纵，以及多种FACTS装置之间的综合和谐操纵。

总体来说，目前电力系统各对象的孤立操纵正朝着综合和谐操纵的方向进展，这种操纵思想能够和谐解决一些相互矛后的操纵目标。

随着电力电子技术的进展，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和谐操纵有着专门大的潜力。

矩阵变换器的等效交一直一交结构。