电力电子变压器的应用及其发展前景分析

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电力 电子变压 器 的应 用及其发展前景分析
◎陈国锐 宋修威 隋强 陈鹏 （ 山东 兖 矿 集 团华 聚 能源 股 份 有 限公 司 兴 隆 庄 矿 电厂 ）
摘要 ：研 究 了电力 电子 变压 器的工作原理及其主要拓 扑结构 ．分 析 了电 力 电子 变压 器 的研 究 现 状 及 其 应 用 前 景 。 指 出 了 电 力 电 子 变 压 器是 建 设 “ 绿 色电网 “ 和 “ 智 能 电 网 ” 的 重要 设 备 之 一 ， 对 电 力 电 子 变压 器进行研 制并使 用必将取得 巨大的经济和社会效益 。 关键词 ：电力 电子 变压 器；应 用；前景 １引言 近年来随着经济 的稳 步发展 ，电力供应缺 口与人们对 电力 的需求 增长之 间的矛盾越来越 明显。由于我国常规能源 资源的有限性和环保 的 巨大压力 ，能源建设必须 走节 电和开发利用可再 生能源之路 。分布 式发 电系统 、电能质量控制 的研 究和开发得到 了人们 普遍 的关注 。其 次，越来越 多的工业用户对 电能质 量以及供 电可靠性 提出 了更高 的要 求。如何保证供给 用户可靠和合乎 标准的 电能 ，确保 用户 电气设备 的 安 全 经 济 运 行 己成 为 急 需 解 决 的课 题 。 随着大功率电力 电子元器件及其控制技术的发展，一种通过电力 电 子变换技术实现电力系统中的 电压变换和能量传递 的新型变压器—— 电 力 电子变压器Ｐ Ｅ Ｔ （ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ ｅ ｒ ） 得到了越来越多的关 注 ，作为一种新 型的能量转换设备 ，与传统的变压器相比，电力 电子变 压器具有体积 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。 国外很多学者都对 电力 电子变压器进 行了研究，而 国内研 究还 处 于 刚起 步阶段 ，因此本文 首先对 电力 电子变压 器的工作原理和应用 现 状 进 行 分 析 ，然 后 对 其 应用 前 景 和 发 展 方 向 进 行 展 望 。 ２工 作 原 理 电力电子变压器主要 由初、次级功率变换 器以及联系二者之 间的 高频变压器 组成。基本原理是输入 的工频 电压 经过原边变换器调制 为 高频交流 电压 ，通 过高频变压器耦合至 副边，再通过副边 的功率变 换 器将其转换为所要求 的电压 。工频的交流 电。 ３电力 电子变压器的主要拓扑结构 利用不 同结构的 电力 电子变换器 ，可 以实现多种 电力 电子变压器 的拓扑 电路 。在这些 实现 方案中 ，电力 电子变压 器的具体实现方案分 两种形式 ：一是在变 换中不含直 流环节 ，即直接Ａ Ｃ ／ Ａ Ｃ 变换 ，其原理 是：在高频变压器原方进行 高频 调制，在副方进行 同步解调：二是在 变换中存在直流环节 ，通常在变压器原方进 行Ａ Ｃ ／ Ｄ Ｃ 变换 ，再将直流调 制 为高频信 号经高频变压 器耦合到二 次侧后 ，在二次侧进 行Ｄ Ｃ ／ Ａ Ｃ 变 换 。比较两种方案 ，后种控制特性 良好，通过Ｐ Ｗ Ｍ 调制技术可实现变压 器 一 二 次 电压 、 电流 和 功 率 的灵 活 控 制 ，有 望 成 为 今 后 的发 展 方 向。 ４电力电子变压器 的发展前景和 关键 问题 对 电力 电子变压器进行研 究的一个 重要趋势是通过 电力 电子变压 器解决 电能质 量问题 ，即 电力 电子变压器 既具备传统变压器 的功能， 如 电能传输 、隔离、变换等 ，又具有抑制 谐波双 向流动 百度文库防止 负载侧 出现故 障影 响电源 电压、输 出电压可 以有 直流 分量、消除 电压跌落 、 升高 ，以及过 电压、欠 电压等 电源侧 电压 的干 扰对负荷 的影响 ，对 各 种 电量进行监测 、显示、分析处理来判 断各种 异常情况对其 自身和 系 统进行保护 ，并给出报警信号和故障类型等优点 。 目前，太 阳能、风力及小水 电等分布 式发 电系统 占整个能源结构 的 比重近年逐步 上升 ，有望成为今后的主要 能源 来源 。分布式 电源交 直流兼有 ，容量 小，分布广，且其 电压或频率波 动性较大，如何有效 可靠地将它们融入 电力系统也是今后需要解决 的问题 之一。而 电力 电 子变压器交直流环节 兼有，故可灵活地将各种分布 式电源接入 电力系
统。
平原地 区低 压管道灌溉工程 的典型设计
◎曹彬 （ 山东 省 东 营 市 ）
摘要 ： 本 文 以东营市利 津县 东双村典 型 片为例 ，从 灌溉制 度的选 ３输 水 管道 管材 比选 择 、灌水定额 的确定、管材选择 、工程 布局、流量推 算等方面来论述 田间地 下输水 管道 选用 管材 现 多为Ｐ Ｖ Ｃ 管 、Ｐ Ｅ 管 、玻璃 钢管 、 平原地 区低压管道灌溉工程的典型设计过程 。 铸 铁管等 ， Ｐ Ｖ Ｃ 管 和玻璃 钢管 因具 有 内壁 光滑 、水力条 件好 、地 形 关键词： 低 压管道 ； 灌溉； 工程 适 用性好 、价 格低 、耐腐蚀 、重 量轻等优 点 ， 已成为 管道 灌溉 的首 １典型区基本情况 选 管材 。Ｐ Ｖ Ｃ 管材连接速 度快 、接 头强度高 ，玻璃钢管 材的径价 比随 利 津 街 道 东 双 村 典 型 片 所 控 制 的２ １ ５ Ｏ 亩 管 道 输 水 灌 溉 工 程 作 为 典 着 管径 的增大较 小 ，经厂家价 格对 比，本 着合 理经济 的原 则 ，确 定 型 区 进 行 设 计 。典 型 区 位 于 利 津 街 道 东 双 村 西 ， 东 西 长 ２ ２ ０ ０ ｍ ， 南 北 ５ ０ ０ ｍ ｍ 管径 以上管道采用玻璃钢管 ，小于 中５ ０ ０ ｍ ｍ 管径采用Ｐ Ｖ Ｃ 管。 宽６ ５ ０ ｍ ；主要作物为 冬小麦、夏玉米和棉 花。耕作层土壤为 中壤土 ， ４工程总体布局 土层深 厚 ，土壤容重为 １ ． ４ ７ ｇ ／ ｃ ｍ ，田间持 水率为２ ６ ％ ，最大冻 土层为 依据 地形、地块 、道路等情况 布置管道系统 ，使管线最短 、控 制 ４ ５ ｃ ｍ ；典型区灌溉水源有保障 。 面积最大 ，便于机耕 ，管理方便 ，采取双 向分水方式灌溉 。 ２灌水 定额 及灌溉周期 典型泵 站管道 输水 灌溉工 程系 统首部 位于利 津街 道东双 村西 ， ２ ． １设 计 灌 水 定 额 在 田间布置 地下输 水管道 ，总长 １ ６ １ ５ ０ ｍ 。其 中，东 西向布 设主干 管 根 据 多 年 灌 溉 经 验 ，４ ～５ 月 份 小 麦 灌 溉 和 春 播 棉 同 时 用 水 期 为 道 １ 条 ，长 １ ６ ５ ０ ｍ ；南 北向垂直主干 管布设分干 管４ 条 ，单条分干管 长 作物 需水高峰。而玉米生长 期正逢雨季 ，适 时灌水即可满足 。设计 时 ３ ２ ５ ｍ ，分干管 总长１ ３ ０ ０ ｍ ；垂直于分干管每 隔１ ３ ０ ｍ 布置支管 １ 条 ，共布 以小麦 日需水量最高 的灌浆 期确定灌水定额 。按下式计算设计 灌水 定 设支管２ ４ 条 ，单 条支 管平均长５ ５ ０ ｍ ，支管总 长１ ３ ２ ０ ０ ｍ ；给水栓沿支 管 额： 布设 ，间距５ ０ ｍ ，多为双向分水控制灌溉 ，共布 设给水栓２ ４ ０ 个 ；给水