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：第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EPT：1.通过控制相移角来控制交流测的电压输出。2.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S4同时导通和关断，S2和S3同时导通和关断，2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、高频变压器变比、输出电压参考值有关。实验表明，将变压器工作频率由60Hz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，但要求高压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。2.3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，这样均匀分布到每一个模块上的电压比较低，采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。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-MOSFET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压型整流器有优势，因此这里我们只讨论电压型高频PWM整流器。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120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4EPT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围有限，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组的综合最优控制，所谓综合控制，就是联合多个被控制目标，根据目标之间的相互作用，设计一个综合控制器，以达到对多个目标的同时控制，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5控制，以及多种FACTS装置之间的综合协调控制。总体来说，目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目标。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。矩阵变换器的等效交一直一交结构6