一种新型结构的电力电子变压器
sen变压器原理
sen变压器原理
Sen变压器是一种新型结构的移相变压器，由美国西屋电气公司的学者Kalyan K. Sen于2003年提出。
它通过有载调压开关对变压器二次绕组抽头的投切，使输出相位0~36°可调、幅值可调的串联补偿电压，实现对系统潮流的控制。
Sen变压器继承了传统移相变压器容量大和成本低的优点，控制简单、可靠性高，相比传统移相器，ST对补偿电压的控制、对潮流的调节更为灵活。
相比于以电力电子器件为主的UPFC，ST更加经济可靠、无谐波问题。
以上内容仅供参考，建议查阅专业书籍或论文以获取更全面的信息。
新型电力电子变压器中的MMC与DC-DC变换器拓扑与控制策略研究
新型电力电子变压器中的MMC与DC-DC变换器拓扑与控制策略研究新型电力电子变压器中的MMC与DC-DC变换器拓扑与控制策略研究随着电力系统的快速发展，电力电子器件在电力传输和分配中的应用也越来越广泛。
特别是电力电子变压器作为变压器的一种替代技术，因其高效率、小体积和可调节的特点，受到了广泛关注。
MMC（Modular Multilevel Converter）和DC-DC变换器作为电力电子变压器的两个重要组成部分，在其拓扑结构和控制策略中有着重要的作用。
MMC是一种多电平换流器，通过将多个H桥单元级联构成，能够实现高精度的电压和电流控制。
而DC-DC变换器则通过控制开关管的通断状态，将输入的直流电压转换为输出所需的直流电压。
在新型电力电子变压器中，MMC和DC-DC变换器可以结合使用，将输入的交流电压转换为直流电压，再通过DC-DC变换器将直流电压转换为输出所需的直流电压。
这种结合使用的拓扑结构不仅可以提高电力电子变压器的性能，还可以减少谐波和电磁干扰。
在拓扑结构的选择上，MMC和DC-DC变换器可以采用串联结构或并联结构。
串联结构中，MMC和DC-DC变换器可以按照传统的串联方式连接，其中MMC用于实现电压的调节，DC-DC 变换器用于实现电压的变换；而在并联结构中，MMC和DC-DC 变换器可以通过并联方式连接，将MMC的输出电压直接输入到DC-DC变换器中进行变换。
具体选择哪种结构，需要根据实际的应用需求和系统的特点进行综合考虑。
在控制策略方面，对MMC与DC-DC变换器的控制策略进行研究是非常重要的。
对MMC的控制策略可以通过调节每个H桥单元的开关状态来实现，从而控制输出电压和电流；对DC-DC 变换器的控制策略可以通过调节开关管的通断状态来实现，从而控制输出电压和电流。
在控制时，需要考虑到电力电子变压器的快速动态响应、高精度控制和电磁兼容性等方面的要求。
在研究中，可以采用模拟仿真和实验验证的方法来验证MMC与DC-DC变换器在电力电子变压器中的拓扑和控制策略的有效性。
基于电力电子技术的新型有载调压变压器
１ 引 言 பைடு நூலகம்
目前 ． 了解 决设 备 电压 不 稳 的 问题 ， 为 常采 用 机 械 式 有 载 分接 开 关 调压 来 实 现 电 网 电压 的 稳定 ， 但
随着科 技和 经 济 的发展 ．大 量用 电设 备对 供 电质 量
原理 图。
的要 求越 来越 高 ．这种 机械 分接 开关 有 载调 压方 法 己经 不 能满 足 现 代 电网 的安 全 和经 济 运 行 的要 求 ， 而 且暴 露 出 明显 的弊端【１ 外一种 设 备是 交流 电 １。另 ， ２ 压 稳 压器 ． 它通 常采 用 多抽头 式变 压器 ． 以双 向晶闸 管调 节补偿 电压 。这种 拓 扑结构 体积 小 ， 效率 高 ， 但 缺 点 是输 出 电压有级 差 ． 同绕组 之 间切换 时 ． 造 不 易 成 晶闸管共 态 导通 的短 路事 故［ ３ １ 。 鉴于此 ．提 出了一 种新 型 的无触 点有 载调 压 变 压器 ， 以 ＩＢ 它 Ｇ Ｔ作 为开 关 元 件 。 控制 芯 片采 用 数 字 信 号 处理 器 （ ｉｔ ｉ ａ Ｐｏｅｓ ｇ简 称 Ｄ Ｐ ． Ｄｇ ａ Ｓｇｌ ｒｃｓｉ ． ｉｌ ｎ ｎ Ｓ ）其
ｎ ｅ ｅａ ｉ ｒ ｕ ｅ ｌ ｅ．ｔｈ ａ ｍ ，ｏ ｅｃｒ ｉ ｒ ｇ ｅ ．ｉａｙ ｅｐｒ ｎ ｎｎ ｅａｏｅ ａｄｓｈ ｍ ｒ ｔ ｄ ｃｄａ ｄａ ａ ｚｄＡ ｅｓｍｅｔ ｅｓｍ ｉｕｔ ａ ｖｎＦｎｌ ，ｘｅｉ ｅ ｔ ｏｆ－ｓ ｈ ｂ ｖ— ｃ ｅ ｎｏ ｎ ｎ ｙ ｔ ｉ ｃ ｓ ｅｉ ｌ ｍ ｃ ｍ ｔ
（． １ 上海大学 ，上海 ２ ０ ７ ；２杭州钱江 电气集 团， 江 ００ ２ ． 浙 杭 Ｉ ３ １４ ） Ｉ １２ ３
摘要： 随着社会 的发展和用户对用 电质量 要求的提高 ， 统的机械式有载调压方法 已经不能满足现代 电网的安 传
电力电子技术知识点总结
电力电子技术知识点总结一、电力电子器件1. 晶闸管：晶闸管是一种具有双向导电性能的电子器件，可以控制大电流、大功率的交流电路。
其结构简单，稳定性好，具有一定的可逆性，可用作直流电压调节元件、交流电压调节元件、静止开关、逆变器等。
2. 可控硅：可控硅是一种具有双向导电性的半导体器件，具有控制开关特性，可用于控制大电流、大功率的交流电路。
可控硅具有可控性强，工作稳定等特点，适用于电力调节、交流电源、逆变器等领域。
3. MOSFET：MOSFET是一种以金属氧化物半导体栅极场效应晶体管为基础的器件，和普通的MOS晶体管相比，MOSFET在导通电阻上有较低的压降、耗散功率小、寄生电容小、开关速度快等优点，适用于开关电路、逆变器、电源调节等领域。
4. IGBT：IGBT是一种继承了MOSFET和双极晶体管的特点的半导体器件，具有高阻塞电压、低导通压降、大电流、耐脉冲电流等特点，适用于高频开关电路、变频器、电源逆变器、电机调速等领域。
5. 二极管：二极管是最基本的电子元件之一，具有正向导通和反向截止的特点，广泛用于整流、短路保护、开关电源等方面。
以上所述的电力电子器件是电力电子技术的基础，掌握了这些器件的特性和应用，对于电力电子技术的学习和应用具有重要的意义。
二、电力电子拓扑结构1. 变流器拓扑结构：变流器是电力电子技术中的一种重要装置，用于将直流电转换为交流电或者改变交流电的频率、电压和相数等。
常见的变流器拓扑结构包括单相全桥变流器、三相全桥变流器、单相半桥变流器、三相半桥变流器等。
2. 逆变器拓扑结构：逆变器是电力电子技术中的一种重要装置，用于将直流电转换为交流电，逆变器可以选择不同的拓扑结构和控制策略，以满足不同的电力系统需求。
常见的逆变器拓扑结构包括单相全桥逆变器、三相全桥逆变器、单相半桥逆变器、三相半桥逆变器等。
3. 母线型柔性直流输电系统：母线型柔性直流输电系统是一种新型电力电子系统，用于将大容量的交流电转换为直流电进行长距离输电。
电力电子技术在电力系统电能利用中的应用
电力电子技术在电力系统电能利用中的应用随着电力供需矛盾逐渐加剧和对能源可持续发展的迫切需求，电力电子技术逐渐成为电力系统中的核心技术。
本文将探讨电力电子技术在电力系统电能利用中的应用。
一、电力电子技术概述电力电子技术是应用电子技术在电力系统中的一种新技术，通过将电力与电子技术结合，实现电能的调节、变换和控制。
电力电子技术广泛应用于电力系统中的输电、配电和用电环节，具有高效、可靠、灵活等优点。
二、电力电子技术在输电环节中的应用1. 高压直流输电（HVDC）通过高压直流输电技术，可以将电能从远距离输送到需求较远的地区，有效解决了传统交流线路输电损耗大的问题。
高压直流输电系统借助电力电子变流器实现输电线路的直流与交流之间的转换，提高了电能输送的效率和稳定性。
2. 柔性交流输电（FACTS）柔性交流输电技术利用电力电子装置（如静止无功补偿器、静止有功补偿器等）对电力系统进行精确的控制，可以实现对电流、电压、无功功率等多个参数的调节，提高了电能的传输能力和传输质量。
三、电力电子技术在配电环节中的应用1. 电力电子变压器电力电子变压器是利用电力电子技术实现的一种新型变压器，具有体积小、重量轻、效率高等特点。
电力电子变压器可实现电压、频率等参数的精确调节，提高了电能在配电系统中的利用效率。
2. 无功补偿装置无功补偿装置是通过电力电子技术实现的一种装置，用于在配电系统中实现对无功功率的补偿。
通过控制电力电子装置，可以实时调节电网的无功功率，维护电力系统的电压稳定性和功率因数。
四、电力电子技术在用电环节中的应用1. 电力电子变频器电力电子变频器通过电力电子技术将交流电转换成可调频率和可调幅度的交流电，广泛应用于电机驱动系统中。
电力电子变频器可以根据负载需求实时调整电机的转速和运行状态，提高了电能利用的灵活性和效率。
2. 光伏逆变器光伏逆变器是将光伏电池组发出的直流电转换为交流电的装置。
光伏逆变器利用电力电子技术实现对太阳能电池组输出电能的控制和调整，使其能够与电网中的交流电同步运行，实现对太阳能电能的高效利用。
电力电子变压器解读
与传统的变压器相比，PET不仅具有体积小、 重量轻、无污染的优点，还可以实现以下功能: (1)系统侧功率因数可调，且电流不受负载 电流质量影响。 (2)负载侧电压输出恒定，不随负载的改变 而变化，并不受系统侧电压畸变的影响。 (3)可以实现过流保护。
二、电力电子变压器的发展状况
• PET概念的提出最早可以追溯到1970年，美国 GE公司的W McMurray提出了一种具有高频链接的 AC/AC变换电路，这种高频变换的原理成为后来 PET发展的基本思路。1996年，日本学者Koosuke Harada将相位调制技术应用到这种拓扑中，实现 了恒压、恒流和功率因数校正，称之为智能变压 器(Intelligent Transformer)。这些研究成果在 200V,3kVA的实验装置上得到了验证，开关频率达 到了16.7kHz，效率约为80%-90%。
拓扑结构2：
如图所示，结构2的三级型PET是具有三相自 平衡能力的PET。其中右图是其中单相的详细结构。
传统型变压器：
传统变压器具有成本低、效率高、可靠性好等 优点，已经广泛应用于输配电系统中。如今随着 智能电网的不断开发和建设，更多的分布式发电 系统需要有效、可靠地融入电力系统中，用户对 供电的可靠性、灵活性与电网负荷的品质也都提 出了更高的要求。仅实现电压变换、隔离和能量 传输功能的传统变压器己经不能满足智能电网的 需求，其固有缺点，如饱和、直流偏磁、波形畸 变、空载损耗大等，也变得越来越突出。随着大 功率电力电子技术的不断发展，一种基于电力电 子变换技术的新型变压器—电力电子变压器 ( Power Electronic Transformer ，PET)得到了广泛关 注。
三、电力电子变压器的拓扑结构及分类
• PET的拓扑结构可以根据电能变换的次数分为三类: 单级型、双级型和三级型，其中双级型结构又可 分为具有高压直流环节和具有低压直流环节两种。 下文将对每类PET的典型结构进行分析。
电力电子技术在智能电网中的应用
电力电子技术在智能电网中的应用随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，电力需求也在不断增长。
为满足巨大的电力需求，电力系统需要变得更加稳定，强大和可靠。
这就迫使电力系统的技术水平和管理方法得到不断的改进。
智能电网（Smart Grid）是电力系统发展的一个新的概念。
它是以先进的电力电子技术为支撑，充分利用信息技术，实现电力生产、传输、分配、使用的有效管理和优化。
智能电网的应用可以极大地提高电力系统的可靠性和效率，并促进可持续能源的使用。
电力电子技术在智能电网中发挥着重要的作用。
以下是电力电子技术在智能电网中的应用及其优点：1、高压直流输电技术高压直流输电技术（HVDC）是一种高效、可靠、环保的电力传输方式，它能将电力输送到远离发电站的地方，同时能够有效地利用可再生能源，如风能和太阳能等。
在智能电网中，HVDC技术能够实现不同电网之间的互联，提高电网的可靠性和稳定性。
2、电力电子变压器电力电子变压器（PET）是一种新型的电力变压器，它可以实现高效、轻量化、可调控。
PET能够实现无级调节，提高电力系统灵活性，增加电网的可靠性和稳定性。
3、发电厂和微电网的控制技术发电厂和微电网中的电力电子设备能够对发电机进行精确的控制，调节输出功率和频率。
此外，电力电子设备还能够实现多种能源的混合和管理，提高系统灵活性和可靠性。
4、光伏逆变器和风力发电系统光伏逆变器和风力发电系统是智能电网中的两个重要部分。
它们能够将可再生能源转化为电能，并将其并网到电网中。
这些设备所使用的电力电子技术能够实现高效、可靠、智能的转换。
综上所述，电力电子技术在智能电网中具有重要的作用。
它们能够提高电力系统的效率、稳定性和可靠性，促进可持续能源的使用，为人们提供更加安全、可靠、环保的电力服务。
随着电力电子技术不断的发展和创新，智能电网的应用也将得到不断的完善和提升。
电力电子变压器
具有高压直流环节的双级型PET:
具有低压直流环节的双级型PET：
上图提所提出的双级型单相PET拓扑，为一种只含有低压 直流环节的结构，隔离级采用的是DAB (Dual Active Bridges)整流变换器，直接将高压交流整流并降压为低压 直流。此结构传递的平均有功功率对漏感非常敏感，电流 波动很大，并且对低压直流侧的调节能力很弱。此类拓扑 结构无论是高压整流还是低压整流后未加滤波电容，严格 意义上讲并不具备可用的直流环节，更可看做是单级AC/AC 结构的改进。
电力电子变压器的理论及其 应用
一、电力电子变压器概述
• 电力电子变压器又被称为固态变压器 ( Solid State Transformer SST)、智能通用变 压器( Intelligent Universal Transformer IUT) 或电子电力变压器 ( Electronic Power Transformer EPT)。本文中将统一称为电力电子 变压器。电力电子变压器的基本思想是用高频变 压器替代工频变压器。由于变压器的体积大小是 磁心材料饱和磁通密度的函数，而饱和磁通密度 与频率成反比，因此提高频率可以提升铁心材料 利用率并减小变压器的体积。同时在高频变压器 的原边和副边引入电力电子变换技术，通过适当 的控制来实现变压器两侧电压、电流和功率的灵 活调节。
传统型变压器：
传统变压器具有成本低、效率高、可靠性好等 优点，已经广泛应用于输配电系统中。如今随着 智能电网的不断开发和建设，更多的分布式发电 系统需要有效、可靠地融入电力系统中，用户对 供电的可靠性、灵活性与电网负荷的品质也都提 出了更高的要求。仅实现电压变换、隔离和能量 传输功能的传统变压器己经不能满足智能电网的 需求，其固有缺点，如饱和、直流偏磁、波形畸 变、空载损耗大等，也变得越来越突出。随着大 功率电力电子技术的不断发展，一种基于电力电 子变换技术的新型变压器—电力电子变压器 ( Power Electronic Transformer ，PET)得到了广泛关 注。
电力电子变压器简要介绍
电力电子变压器简要介绍电力电子变压器介绍0、前言电力电子变压器(Power Electronic Transformer 简称PET)作为一种新型的能量转换设备，与传统的变压器相比，具有体积小、重量轻、空载损耗小、不需要绝缘油等优点。
它是集电力电子、电力系统、计算机、数字信号处理与自动操纵理论等领域为一体的电力系统前沿研究课题，通过电力电子器件与电力电子变流技术，对能量进行转换与操纵，以替代传统的电力变压器。
1、基本原理PET 的设计思路源于具有高频连接的AC/AC变换电路, 其基本原理见图1, 即通过电力电子变换技术将变压器原边的工频交流输入信号变换为高频信号, 经高频变压器耦合到副边后, 再经电力电子变换还原成工频交流输出。
因高频变压器起隔离与变压作用, 因铁心式变压器的体积与频率成反比, 因此高频变的体积远小于工频变压器, 其整体效率高。
图1 电力电子变压器基本原理框图PET 的具体实现方案分两种形式: 一是在变换中不含直流环节, 即直接AC/AC变换, 其原理是: 在高频变压器原边进行高频调制, 在副边同步解调; 二是在变换中存在直流环节, 通常在变压器原边进行AC/AC变换, 再将直流调制为高频信号经高频变压器耦合到副边后, 在副边进行DC/AC变换。
比较两种方案, 后种操纵特性良好, 通过PWM 调制技术可实现变压器原副边电压、电流与功率的灵活操纵, 有望成为今后的进展方向。
2、研究现状自1970 年美国GE 公司首先发明了具有高频连接的AC/AC 变换电路后, 很多科研工作者对各类不一致结构的具有高频连接的AC/AC 变换器进行了深入的探讨与研究, 并提出了PET 的概念。
美国海军与美国电力科学研究院(EPRI)的研究小组先后提出了一种固态变压器结构, Koo suke Harada等人也提出了一种智能变压器, 他们通过对高频技术的使用, 使变压器体积减小, 实现恒压、恒流、功率因数校正等功能。
电力电子变压器汇总
1980年，美国海军在一个研究项目中将一种基于 Buck电路的AC/AC变换器作为PET的拓扑结构，实现 了降压的功能。之后的1995年，美国电力科学研究 院(EPRI)对此结构进行了深入研究，研制出了基于 AC/AC变换的PET实验样机。 早期的PET的理论和实验研究并不成熟，虽研制出了 实验样机，但功率和高压侧的电压等级都低于配电网 中的实际应用等级，所提出的各种设计方案未能实用 化。随着大功率电力电子器件和高压大功率变换技术 的发展，PET研究领域也取得了突破性的进展。提出 了一些适应PET特性的拓扑结构，并制造出与配电系 统电压等级相匹配的实验样机。
双级型PET在简化结构方面不如单级型PET，在 可控性方面不如三级型PET，所以双级型结构并不适 合作为PET拓扑结构。
3 三级型PET拓扑结构
三级结构PET的工作原理为:工频交流电压经过 AC/DC变换器整流后变为直流，再通过一个含有高频变压 器的DC/DC变换器进行直流变压，最后经DC/AC逆变为所 需的交流电压。此类结构的PET变换次数多，结构复杂， 但其良好的控制特性可使PET实现的功能更多，应用的范 围更广。而且与单级结构相比，三级型PET具有的低压直 流环节可以整合能量存储设备来提高PET的穿越能力，并 能为分布式发电的接入提供接口，也可为电动汽车充电。
与传统的变压器相比，PET不仅具有体积小、 重量轻、无污染的优点，还可以实现以下功能: (1)系统侧功率因数可调，且电流不受负载 电流质量影响。 (2)负载侧电压输出恒定，不随负载的改变 而变化，并不受系统侧电压畸变的影响。 (3)可以实现过流保护。
二、电力电子变压器的发展状况
• PET概念的提出最早可以追溯到1970年，美国 GE公司的W McMurray提出了一种具有高频链接的 AC/AC变换电路，这种高频变换的原理成为后来 PET发展的基本思路。1996年，日本学者Koosuke Harada将相位调制技术应用到这种拓扑中，实现 了恒压、恒流和功率因数校正，称之为智能变压 器(Intelligent Transformer)。这些研究成果在 200V,3kVA的实验装置上得到了验证，开关频率达 到了16.7kHz，效率约为80%-90%。
电力电子变压器技术研究综述
电力电子变压器技术研究综述一、本文概述随着电力电子技术的快速发展，电力电子变压器（Power Electronic Transformer, PET）作为一种新型的电力变换设备，正逐渐在电力系统中得到广泛应用。
本文旨在对电力电子变压器技术的研究进行全面的综述，以期为相关领域的研究人员提供有益的参考。
本文将首先介绍电力电子变压器的基本原理和结构，阐述其在电力系统中的作用和优势。
接着，文章将重点分析电力电子变压器在电能质量控制、电网接入、分布式能源系统等方面的应用，探讨其在实际运行中的性能表现和存在的问题。
本文还将对电力电子变压器的关键技术进行深入研究，包括但不限于：高效能电能变换技术、宽频带电磁兼容技术、智能化控制技术等。
通过对这些关键技术的分析，本文旨在揭示电力电子变压器技术的发展趋势和潜在挑战。
本文将对电力电子变压器的未来研究方向进行展望，以期推动该领域的技术创新和应用发展。
通过本文的综述，我们期望能够为电力电子变压器的进一步研究和发展提供有益的启示和借鉴。
二、电力电子变压器的基本原理与特点电力电子变压器（Power Electronic Transformer, PET）是一种基于电力电子技术的新型变压器，它结合了传统变压器和电力电子技术的优点，具有许多独特的特性。
其基本原理主要基于电力电子转换器和控制系统，实现对电压、电流和功率的灵活控制和调节。
PET的基本原理可以分为三个部分：输入级、隔离级和输出级。
输入级通常采用AC/DC或AC/AC变换器，将输入的交流或直流电能转换为适合后续处理的直流电能。
隔离级则通过高频变换器实现电能的隔离和传输，同时实现电压和电流的灵活调节。
输出级则负责将高频电能转换回交流电能，以供用户使用。
灵活性和可控性：电力电子变压器可以通过控制系统实现对电压、电流和功率的灵活控制和调节，从而满足各种复杂的电力需求。
高效率：电力电子变压器采用高频变换技术，使得其转换效率远高于传统变压器，降低了能源浪费。
用于组合式同相供电的电力电子变压器拓扑及运行分析
用于组合式同相供电的电力电子变压器拓扑及运行分析用于组合式同相供电的电力电子变压器拓扑及运行分析随着电力电子技术的快速发展，电力系统的传统变压器逐渐被新型的电力电子变压器所取代。
而组合式同相供电的电力电子变压器是目前应用较为广泛的一种新型变压器拓扑。
本文将对此拓扑及其运行原理进行详细分析。
组合式同相供电的电力电子变压器由多个相位移的电力电子变流器组成，通过相应的控制策略实现对电流和电压的有效控制。
其基本拓扑包括两个主要部分：输入变流器和输出逆变器。
首先，输入变流器的作用是将交流电源转换成直流电源，通常采用全桥结构，由四个开关管及其驱动电路组成。
通过控制开关管的导通和关断，可以调节电流的方向和大小。
因此，输入变流器可以实现电流的功率因数校正和无间断变换。
其次，输出逆变器的作用是将直流电源转换为交流电源，采用全桥结构和多级逆变器拓扑，通过调节开关管的导通和关断状态，控制电压的方向和大小。
逆变器输出的交流电源可以满足不同负载的需求，实现电能的高质量供应。
组合式同相供电的电力电子变压器的运行原理如下：首先，输入变流器将交流电源转换为直流电源，并对电流进行功率因数校正，确保输入电流与输入电压同相位；然后，输出逆变器将直流电源转换为交流电源，实现对电压和频率的调节。
在此过程中，控制系统通过对开关管的控制，使得输出电压和电流满足负载需求，并保证变压器的正常运行。
组合式同相供电的电力电子变压器相比传统的变压器具有以下优点：首先，它具有较高的电压和电流可调性，可以满足不同负载条件的需求；其次，变压器的体积和重量相对较小，适用于空间有限的场所；此外，它还具有较高的效率和可靠性，能够提供更为稳定的电能供应。
然而，组合式同相供电的电力电子变压器也存在一些挑战和问题。
首先，由于变压器包含多个电力电子器件，其成本相对较高；其次，变压器的控制系统较为复杂，需要精确的控制策略和算法；此外，变压器的电磁兼容性也是一个需要重视的问题。
面向中高压智能配电网的电力电子变压器研究
面向中高压智能配电网的电力电子变压器研究一、本文概述随着科技的飞速发展和全球能源结构的转型，电力系统正面临前所未有的挑战与机遇。
特别是在中高压智能配电网领域，对电力电子变压器的需求日益凸显。
本文旨在深入研究面向中高压智能配电网的电力电子变压器，探讨其设计原理、关键技术及应用前景。
本文将首先介绍电力电子变压器的基本原理，包括其与传统变压器的区别及优势。
随后，将重点分析电力电子变压器在中高压智能配电网中的应用场景，如提高电能质量、增强系统稳定性、实现可再生能源接入等。
在此基础上，本文将详细阐述电力电子变压器的关键技术，包括功率电子转换技术、控制技术、电磁兼容设计等。
本文还将关注电力电子变压器的实际应用情况，通过案例分析，探讨其在中高压智能配电网中的实际效果及存在的问题。
本文将展望电力电子变压器的未来发展趋势，提出相应的建议与展望，以期为我国中高压智能配电网的建设与发展提供有益的参考。
通过本文的研究，期望能够为相关领域的研究人员及工程师提供有益的借鉴与启示，共同推动电力电子变压器在中高压智能配电网中的广泛应用与发展。
二、电力电子变压器的基本原理电力电子变压器（Power Electronic Transformer，简称PET）是一种基于电力电子技术的新型变压器，它采用先进的电力电子装置和高频磁链技术，实现了对电网电压和电流的灵活调控。
与传统变压器相比，电力电子变压器具有更高的运行效率、更低的能耗、更强的适应性以及更好的电能质量治理能力。
电力电子变压器的基本原理主要包括三个部分：电能转换、磁链传递和电能输出。
在电能转换阶段，PET通过前级AC/DC或DC/DC变换器将输入的交流或直流电能转换为适合高频磁链传递的直流电能。
这一步骤实现了对电网电能的初步调控和优化。
接下来是磁链传递阶段，PET利用高频磁链传递技术，将直流电能转换为高频交流电能，并通过高频变压器进行传递。
高频磁链传递技术可以有效减小变压器的体积和重量，提高变压器的功率密度。
电力电子变压器的设计与研究
电力电子变压器的设计与研究电力电子变压器是一种新型的变压器，它采用电力电子器件替代传统的磁性材料实现能量转换。
它通过电力电子开关实现对输入电源的控制，将电能以可变的频率和幅值输出。
电力电子变压器具有高效率、大功率密度、灵活性高等优点，在电力系统和工业应用中具有广阔的应用前景。
设计一款高效的电力电子变压器需要考虑多个因素。
首先，输入电源的电流和电压范围需要满足所需的输出功率要求。
确定输入电源参数后，可以进一步确定转换器的拓扑结构和电路参数。
常见的拓扑结构包括全桥式和半桥式等，每种拓扑结构都有其适用的工作条件和性能。
此外，选择适当的电力电子元件也是设计过程中的重要一环。
常用的电力电子元件有功率MOSFET、IGBT等，它们具有高速开关、低计算损耗等特点。
对于电力电子变压器的研究，一般主要集中在以下几个方面。
首先是拓扑结构和控制策略方面的研究。
拓扑结构的选择直接关系到变压器的性能和效率，因此需要对各种拓扑结构进行比较和优化。
控制策略包括输出电压、输出频率的控制等，需要通过对电力电子开关的控制来实现。
其次是功率损耗和热管理方面的研究。
由于电力电子变压器工作在高功率和高频率下，会产生较大的损耗和热量，因此需要设计合理的冷却系统来保证设备的正常工作。
最后是变压器的可靠性和互连技术方面的研究。
电力电子变压器的可靠性和寿命是影响其应用的关键因素之一，需要通过研究封装技术和互连技术来提高变压器的可靠性。
在实际应用中，电力电子变压器具有广泛的应用前景。
首先，电力电子变压器可以在电力系统中用于变频调速和功率因数校正等领域。
传统的电力系统中使用的变压器具有固定的输出频率和电压，无法满足电力调节的需求，而电力电子变压器可以实现输出频率和电压的灵活调节，可以提高电力系统的稳定性和效率。
其次，电力电子变压器还可以应用于工业生产中，如电力电子变频器、电力电源、电力调节器等。
这些领域对电力电子变压器的要求更高，需要实现高效率、高可靠性和高功率密度。
电力电子变压器原理、现状、应用场合介绍
电力电子变压器介绍0、刖言电力电子变压器（Power Electronic Transformer简称PET）作为一种新型的能量转换设备，与传统的变压器相比，具有体积小、重量轻、空载损耗小、不需要绝缘油等优点。
它是集电力电子、电力系统、计算机、数字信号处理以及自动控制理论等领域为一体的电力系统前沿研究课题，通过电力电子器件和电力电子变流技术，对能量进行转换与控制，以替代传统的电力变压器。
1、基本原理PET的设计思路源于具有高频连接的AC/AC变换电路，其基本原理见图1,即通过电力电子变换技术将变压器原边的工频交流输入信号变换为高频信号，经高频变压器耦合到副边后，再经电力电子变换还原成工频交流输出。
因高频变压器起隔离和变压作用，因铁心式变压器的体积与频率成反比所以高频变的体积远小于工频变压器，其整体效率高。
输人高频高频输出图1电力电子变压器基本原理框图PET的具体实现方案分两种形式：一是在变换中不含直流环节，即直接AC/AC变换，其原理是：在高频变压器原边进行高频调制，在副边同步解调；二是在变换中存在直流环节，通常在变压器原边进行AC/AC变换，再将直流调制为高频信号经高频变压器耦合到副边后，在副边进行DC/AC变换。
比较两种方案，后种控制特性良好，通过PWM 调制技术可实现变压器原副边电压、电流和功率的灵活控制, 有望成为今后的发展方向。
2、研究现状自1970 年美国GE 公司首先发明了具有高频连接的AC/AC 变换电路后, 很多科研工作者对各种不同结构的具有高频连接的AC/AC 变换器进行了深入的探讨和研究, 并提出了PET 的概念。
美国海军和美国电力科学研究院(EPRI)的研究小组先后提出了一种固态变压器结构，Koo suke Harada 等人也提出了一种智能变压器, 他们通过对高频技术的使用, 使变压器体积减小, 实现恒压、恒流、功率因数校正等功能。
早期的PET的理论和实现研究由于受当时电力电子器件和功率变换技术发展水平的限制, 所提出的各种设计方案均未能实用化, 特别是在可用于实际输配电系统(10kV以上)的PET的研究方面进展不大。
电力电子变压器研究综述
电力电子变压器研究综述一、本文概述随着可再生能源的快速发展和智能电网的逐步推进，电力电子变压器（Power Electronic Transformer, PET）作为一种新型的电能转换设备，正受到越来越多的关注。
电力电子变压器不仅能够实现传统变压器的电压和电流变换功能，还具备更加灵活和智能的电能质量控制能力，为现代电力系统的稳定运行和高效管理提供了有力支持。
本文旨在对电力电子变压器的研究进行综述，全面梳理其发展历程、基本原理、关键技术、应用现状以及未来发展趋势。
文章将回顾电力电子变压器的诞生背景和发展历程，阐述其在现代电力系统中的重要地位。
文章将详细介绍电力电子变压器的基本工作原理，包括其拓扑结构、控制策略以及电能转换过程等。
在此基础上，文章将重点关注电力电子变压器的关键技术，如宽禁带半导体材料的应用、高效冷却技术、电磁兼容设计等，并分析这些技术对提升电力电子变压器性能的重要作用。
文章还将对电力电子变压器的应用现状进行梳理，包括在可再生能源并网、智能电网、微电网等领域的应用实例和效果分析。
通过对比分析，文章将展示电力电子变压器在提高电能质量、增强系统稳定性、促进可再生能源消纳等方面的优势。
文章将展望电力电子变压器的未来发展趋势，探讨其在新型电力系统中的潜在应用前景和可能面临的挑战。
通过本文的综述，读者可以对电力电子变压器的研究现状和发展趋势有更加全面和深入的了解，为相关领域的研究和应用提供有益的参考和借鉴。
二、电力电子变压器的基本原理与结构电力电子变压器（Power Electronic Transformer，简称PET）是一种新型的电能转换与传输设备，它将传统电力变压器的功能与电力电子技术的优势相结合，为现代电力系统提供了更加灵活、高效的解决方案。
PET的基本原理和结构是其在电力系统中发挥作用的关键。
基本原理上，电力电子变压器利用电力电子技术实现电能的高效转换和传输。
它首先通过整流器将输入的交流（AC）电转换为直流（DC）电，然后通过逆变器将直流电再转换回交流电。
电力电子整流变压器[实用新型专利]
![电力电子整流变压器[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/65308eab336c1eb91b375d29.png)
专利名称：电力电子整流变压器
专利类型：实用新型专利
发明人：赵剑锋,季振东,王辉,翟广平,蒋本洲,冯祖康,于鹏,孙毅超
申请号：CN201120101316.1
申请日：20110408
公开号：CN201976018U
公开日：
20110914
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型为电力电子整流变压器，输入为三相或单相交流，输出为直流。
输入侧的每相由多个相同的功率单元串联而成，以适应不同电压等级的需要，输出则为三相或单相所有模块的并联输出。
每个功率单元模块由四部分构成，即输入级的全控整流电路、中间逆变电路、高频变压器以及输出级的不控整流电路。
本实用新型可替代传统的整流变压器和后级整流装置，并具有低成本和改善配网电能质量的特点，可广泛应用于电化学电解、牵引、传动、电镀、充电、励磁、静电除尘等领域。
申请人：东南大学
地址：210096 江苏省南京市四牌楼2号
国籍：CN
代理机构：南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：柏尚春
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电力电子变压器简要介绍
电力电子变压器简要介绍电力电子变压器是一种新型的电力变压器，其主要特点是在变压器的核心中直接将电压变换成了电流，而不是通过电流变换电压的方式。
它采用电力电子器件来进行电能转换，具有调节输出电压、频率、相位等的特点，已经得到了广泛的应用。
电力电子变压器是由电源、电力电子器件、控制系统、变压器等部分组成。
其结构相对传统的电力变压器来说稍复杂，但其工作原理却非常简单。
它是通过将输入电压变为脉冲信号，然后再将其转变成所需要的输出电压和电流，从而实现电力能量的转换。
电力电子变压器广泛用于交流电源以及各种电力系统中，可以进行变压、变频、电流控制等应用。
比如铁路电力变频供电系统、不间断电源等，都采用了电力电子变压器的技术。
电力电子变压器最大的优点是具有可调性。
通过控制电力电子器件的工作状态，可以调节输出电压、频率、相位等参数，从而满足不同的电力系统要求。
这使得电力电子变压器比传统的电力变压器更加灵活。
另外，电力电子变压器还具有高效性。
传统的变压器由于存在磁耗、铜耗等损耗导致效率比较低，而电力电子变压器则能够通过改善电力系统的功率因数、减少传输损耗等方面提高效率。
这样一来，它可以更加节省能源，缩减能源浪费。
在未来，电力电子变压器将会越来越广泛的应用于能源领域。
由于电力电子器件技术的不断发展和改进，电力电子变压器的性能和效率将会越来越高，同时它还可以减少系统的维护成本和运行成本，使其在电力系统的优化方面谋求更大的作用。
总之，电力电子变压器是一种处在不断进化和发展的新型电力变压器。
它采用电力电子器件进行电能转换，具有可调性和高效性等特点，广泛用于交流电源以及各种电力系统中。
随着技术的不断改进和电力系统的优化，电力电子变压器将会实现更多的创新和突破，同时也能够逐步升级电力系统的效率和可靠性。
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重量 及体 积等 方 面弥足 传统 变压 器 的不足 。
自美 国学 者 Ｅ ．Ｒ．Ｒ ｏ ｎ ａ ｎ等 人提 出 了一种 三级
机构 （ 输 入级 、 隔离级、 输 出级 ） 组 成 的 电力 电子 变
电压 谐波 越少 ， 但 所需 的钳位 二极 管数量 庞 大 ， 且存 在 电容 电压不 平衡 问题 。Ａ．Ｍ．Ｙ．Ｍ．Ｇ ｈ ｉ ａ ｓ 等 提 出的飞跨 电容型 Ｐ Ｅ Ｔ ， 同样需 要大 量 的钳位 电容 ， 并存 在 飞跨 电容 电压 不平衡 问题 。级 联型 多 电平 结 构 因为其模 块化 、 拓 展性好 等优 点逐 渐被 广泛采 用 。 Ｈａ ｉ ｂ ｉ ｎ Ｚ ｈ ｕ 等 提 出 基 于 模 块 化 多 电 平 变 换 器 （ ＭＭＣ ） 结 构 的 电力 电子 变压 器 ＂ ， 其 具 有公 共直 流
图 １ 电力 电 子 变 压 器 三 级 结 构
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Ｆｉ ｇ ．１ Ｐｏ ｗｅ ｒ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏｎ ｉ ｃ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｒ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈｒ ｅ ｅ— ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ
Ｂ Ｔ等独特 优 势 ， 得 到 了越 来 越 多 的关 注 Ｊ 。但 是 ， 基于 ＭＭＣ结 构 的拓 扑输入 级采 用 ＭＭＣ结 构 ， 隔离 级需 多个 Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ变 换 器 输 入 串 联 输 出并 联 组 成 ， 单个 Ｄ Ｃ ／ 输入 级为 Ａ Ｃ ／ Ｄ Ｃ变 换 器 ， 将 工 频 高 压 交 流 电 Ｈ Ｖ Ａ Ｃ转 换 为 高 压 直 流 电 Ｈ Ｖ Ｄ Ｃ 。 中 间 隔 离 级 为 Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ变 换器 ， 将 高压 直流 电 Ｈ Ｖ Ｄ Ｃ通 过变 换 器和 高频 变 压 器 转 换 为 低 压 直 流 电 Ｌ Ｖ Ｄ Ｃ 。输 出 级 为
流电 Ｌ Ｖ Ａ Ｃ。
由于 目前 电力 电子 器 件 的耐 压水 平 有 限 ， 输 入 级的 Ａ Ｃ ／ Ｄ Ｃ变换 器一 般 采 用 多 电平 结 构 。 以三 级 结 构 为基础 ， 最早 由 Ｒ ｉ ｃ ｋ Ｋ ｉ ｅ ｆ ｅ ｒ ｎ ｄ ｏ ｒ ｆ 等 学 者提 出 的 Ｈ桥级 联 多 电 平 结 构 电 子 电力 变 压 器 ， 解 决 了 Ｐ Ｅ Ｔ应 用于 高 压 大功 率 场 合 的 问题 。另 外 ， 还 有 其 他几 种 多 电平 拓 扑类 型 。Ｊ ｉ ｈ ． Ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ Ｌ ａ ｉ 等学 者 提 出
摘 要 ：电力 电子 变压 器是 一种 新 型智 能 电 力 变压 器 ， 在 配 电 网 中应 用前 景 广 阔 。本 文提 出 了一种
新 的模 块化 电力 电子 变压 器拓 扑 结 构 ， 将 双 向隔 离 Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ变 换 器 与模 块 化 多 电平 变换 器子模 块 连接在 一起 ， 直接得 到低 压 直流输 出 ， 并利 用 四桥 臂 变换 器产 生低 压 交流 输 出， 这种 结 构 方式 更利 于模块 化 设计 ， 减 小装置 体 积。 文 中给 出 了模 块化 多 电平 变换 器 ， 双向隔离 Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ变换 器 以及 四 桥 臂 变换 器 的控 制 方 法 ， 最后 通过 仿 真和 实验验 证 了该拓 扑 的性 能 。 关键 词 ：电力 电子 变压 器 ； 模 块化 多电平 变换 器 ；子模 块 ；四桥 臂 变换 器
母线、 结构 清 晰 、 模块化、 比 Ｈ桥 级 联 结 构 节 省 Ｉ Ｇ －
压器 后 ， 应用 于高 压 大 功率 场 合 的 电力 电子 变压
器开 始快 速发 展 。 目前 的电力 电子 变压器 设计 多 采
取 这种 三级结 构 ， 如图 １ 所示。
＿ ｌ ＿ …一 堡… 一ｊ …！ 塑 …ｊ …
第３ ６卷 第 ５期
２ ０ １ ７年 ５月
电 工 电 能 新 技 术
Ａｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｏ ｆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｅｎ ｅ ｒ ｇ ｙ
Ｖｏ １ ． ３ ６ ，Ｎｏ ． ５ Ｍａ ｖ ２ ０１ ７
二极 管钳 位型 电力 电子 变压 器 结 构 ， 电平 数越 多
Ｐ Ｅ Ｔ ） 是 一种 由 电力 电 子 变 换 器 和 高 频 变 压 器 复 合 而 成 的变 电装 置 。不 仅 可 以实 现传 统铁 心油 浸式 变
压器 变压 和隔 离 的功 能 ¨ ， 而 且 能够 在 提高 系统 稳
收 稿 日期 ：２ ０ １ ６ － １ ２ — ２ ６
中图分类号 ： Ｔ Ｍ４ １ 文 献标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ ０ ３ — ３ ０ ７ ６ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ５ － ０ ０ ６ ７ － ０ ８
Ｄ Ｃ ／ Ａ Ｃ变换 器 ， 将 低 压直 流 电 Ｌ Ｖ Ｄ Ｃ转 换 为低 压 交
１ 引言
电力 电子 变压 器 （ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍｅ ｒ ，
一
种 新 型 结 构 的 电 力 电子 变压 器
王 轩 ， 一 ， 付 永生 ，晋湾 湾。 ， 王 蓓 蓓 ，燕 罩
（ １ ．南瑞 集 团公 司，国 网电力科 学研 究 院 ，江 苏 南京 ２ １ １ １ ０ ６； ２ ．中电普瑞 科技 有 限公 司 ， 北京 １ ０ ２ ２ ０ ０； ３ ．北 京 交通 大学 电气 工程 学 院 ，北京 １ ０ ０ ０ ４ ４ ）