电子电力变压器原理和仿真研究
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第 (! 卷第 "9 期 (##! 年 "9 月
电 力 自 动 化 设 备
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电子电力变压器原理和仿真研究
成建鹏 !毛承雄 !范 澍 !王 丹
" 华中科技大学 电气与电子工程学院 ! 湖北 武汉 !"##$!#
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第 Xl 期
刘
瀚 ! 等 $ 电力市场条件下的无功优化研究
百度文库
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参考文献 $
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换 ! 得到工频电能 ’
输入侧变换 高频耦合 输出侧变换
9
一种新的 %&’ 结构
作者在文献 *"+ 中提出了一种新的 %&’ 实现方 案 ! 其单相拓扑结构如图 " 所示 ’ 本文对这种拓扑 结构作了进一步的仿真研究 ’
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仿真研究
变换器
变换器
本 文 对 图 " 所 示 单 相 结 构 的 %&’ 进 行 了 仿 真 研究 ’ 为了不失一般性 ! 仿真时高频变压器原方采 用了 9 个输入模块进行串联 ’ 仿真研究中 !%&’ 原 方输入电压有效值为 6 ### C ! 副方输出电压有效值 为 <## C ’ 仿真参数如下 $ 整流器电感为 7> 4D ! 整 流后直流电容为 > ### !E)输出滤波电感为 ! 4D! 电 容为 ! >## !E’ "F7 稳态特性仿真 %&’ 稳态特性如图 ! 所示 ’ 当输入单相工频电 压时 ! 输入电流及输出电压 ( 电流波形均为正弦 ’ 经 快 速 傅 里 叶 变 换 %EE’ & 分 析 ! 单 相 输 入 电 流 总 谐 波 畸变率 %’D: & 最大 约 为 "G!! ? ! 其 中 " 次 谐 波 含 量 9G;" @ ! 在三相系统中 !" 次谐波含量可大幅度降低 ’ 单相输出电压 ’D: 约为 #G>> H’ 经 &B5 整流控制 ! 输入电压 (电流基本同相位 !输入功率因数接近于 7’
图 9 两种典型的 %&’ 原理框图 E/IG9 ’0- +MN/*1( N,/.*/N()2 -3 %&’
7 %&’ 基本原理
%&’ 原理框图如图 7 所示 ! 其基本原理如下 $ 输 入电压信号在高频变压器的原方进行 8? @ 8? 或者 8? @ :? @ 8? 变换 !所得高频信号经高频变压器耦合 到副方以后 ! 再进行 8? @ 8? 或 者 8? @ :? @ 8? 变
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第 HT 期
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以上仿真说明当输入电压有较大波动时 ! 输出 电压波动在允许范围内 "
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负载投切 功率因数为 %"& 的负载投切到功率因数为 %’(&
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图 7 %&’ 基本原理框图 E/IF7 ’J) A(-*K =/1I,14 -3 %&’
如上所述 !%&’ 的具体实现方案 又 可 分 为 两 种 形 式 $一 种 是 在 变 换 过 程 中 不 含 直 流 环 节!即 直 接 8? @ 8? 变换 ! 如图 9 %1 & 所示 ) 另一种是在变换过程 中存在直流环节 ! 如图 9 %A & 所示 ’ 含直流环节的实 现方式具备良好的控制特性 ! 通过 &B5 调制技术可 实现变压器原副方电压 ( 电流和功率的灵活控制 ! 有 望成为今后的发展方向 ’
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电压 ( 电流波形 ! 具备良好的控制特性 ! 并且具有电能质量调节器的功能 ! 可以作为一种新型的电能 质量调节装置 ’
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收稿日期 $(##! % #6 % 7! ) 修回日期 $(##! % #; % 9<
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电 力 自 动 化 设 备
第 !! 卷
动态特性仿真 为了验证 %&’ 的动态特性 ! 本文对以下几种情 况进行了仿真研究 " 输入电压波动 "() # # 输入电压 含基波幅值 *) $ 的 + 次 $, 次谐波 # 输入电压 * 倍冲 击 # 负载的投切冲击 % "-*#( 输入电压波动 %() $
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分析可得 ! 负载投切后 ! 输出电压一个周期后就 恢复正常 " 仿真说明 ! 不同功率因数的负载投切后 ! 输出电压幅值基本不变 "
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结论
本文阐述了 -./ 的基本原理及其实现方案 ! 并
对一种新的 -./ 拓扑结构进行了仿真研究 " 仿真结 果表明 ! 该拓扑结构的 -./ 可以保证原副方良好的 电压 & 电流波形 ! 并具备良好的控制特性 " -./ 的动 态特性仿真 结 果 表 明 !-./ 具 有 电 能 质 量 调 节器的 功能 ! 可以作为一种新型的电能质量调节装置 " 参考文献 ’
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输入电压如图 +./& 所示 ! 在时刻为 ( 0 时电压峰 值比额定值增加 () $! 持续 * 个周期 # 在 (#)1 0 时电 压峰值比额定值降低 () $ ! 持续 * 个周期 % 分析得 输出电压 ’ 如图 + ’2 & 所示 & 波动约为 (-3 $ % 从仿真 结果可知 ! 当输入电压波动 "() $ 时 ! 输出电压幅值 基本维持恒定 %
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输入侧变换 高频耦合 输出侧变换
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%&’ 原理框图如图 7 所示 ! 其基本原理如下 $ 输 入电压信号在高频变压器的原方进行 8? @ 8? 或者 8? @ :? @ 8? 变换 !所得高频信号经高频变压器耦合 到副方以后 ! 再进行 8? @ 8? 或 者 8? @ :? @ 8? 变
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