电力电子变压器

正电力电子变压器是由高频变压器和AC/DC, AC/AC,DC/AC等电力电子变换环节构成的新型设备,通常其高压、低压侧均提供交流、直流端口,可实现电能的多向流动。电力电子变压器不仅具有传统铁芯式交流变压器全部功能,还可实现交流侧无功功率补偿、谐波治理、新能源/储能设备直流接入、端口间故障隔离等新功能。     

一种新型结构的电力电子变压器

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DC/DC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DC/DC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。     

电力电子变压器用混合三电平双向DC/DC功率模块设计

高压隔离双向DC/DC变换器模块是电力电子变压器电压隔离和变换中的主要环节。为提升模块高压侧直流工作电压,减少模块级联数量,降低功率变换部分的占地尺寸和控制复杂度,采用混合三电平拓扑设计电力电子变压器功率模块。分析混合三电平双向DC/DC变换器的工作原理,对电路中的主要参数进行设计,并基于SiC功率器件完成了样机的设计,最后对样机进行了试验验证。试验结果表明,混合三电平双向DC/DC变换器工作特性与传统全桥双向DC/DC变换器一致,效率最高达到98.7%。三电平双向DC/DC变换器以较低成本和控制复杂度,提高了子模块高压侧直流工作电压,使电力电子变压器系统功率模块数量减半,有效降低了电力电子变压器的尺寸。     

配电网电力电子变压器仿真研究

电力电子变压器是一种多功能的新型智能变压器,其最大特点是体积小重量轻、能改善电能质量和具有灵活的输电方式,是建设绿色电网和数字电网的重要设备之一,目前正受到越来越多学者们的关注。首先简要阐述了电力电子变压器的发展以及研究的必要性;其次,介绍了AC/DC/AC型电力电子变压器的工作原理及其拓扑结构;然后,对电力电子变压器控制器进行了设计和仿真分析,仿真结果表明,所设计的电力电子变压器具有传统变压器所不具备的许多独特性能,且达到了较理想的效果;最后进行了总结并分析了今后电力电子变压器发展将要面临的挑战。     

高频环节电力电子变换技术的发展与现状

系统地论述了高频环节DC/AC变换技术、高频环节AC/DC变换技术和高频环节AC/AC变换技术的发展与现状,给出了电路结构、拓扑实例、控制策略与特点。用高频变压器替代低频环节电力电子变换器中的工频变压器,有效克服了低频环节电力电子变换器存在的体积与重量大、变压器铜铁用量大、音频噪音大、成本高等缺陷,以及非隔离型电力电子变换器存在的输出与输入无隔离、电压传输比小、电磁干扰(EMI)严重、用电安全性弱等缺陷,显著提高了变流器特性。随着铜、铁原材料和能源的日益紧张及其价格的急剧增长,高频环节电力电子变换技术越来越展现出其独特优势,在电力、通讯、航空等传统领域和新能源发电、智能电网等新兴领域均具有重要的应用价值。     

双向对称LLC谐振型DC/DC变换器设计及控制

随着经济的发展和技术进步,配电网中负荷的类型日趋多样,其中直流负荷所占的比重不断增大,同时分布式电源尤其是直流分布式电源使用也越来越广泛,AC/DC/AC型拓扑的电力电子变压器(PET)成为关注的热点。其中,隔离级双向DC/DC变换环节是影响PET整体效率和功率密度的关键环节,有必要对其展开深入研究,应用较为广泛的隔离级双向DC/DC变换器主要为双有源桥(DAB)变换器和LLC谐振变换器。这里介绍了一种基于Buck-Boost和双向对称LLC谐振型的DC/DC变换器,阐述了该型DC/DC变换器的启动策略及运行控制策略,并对该拓扑及其控制策略进行了研究,通过试验验证了主回路拓扑参数设计的正确性及控制策略的有效性。     

电力电子变换器机内辅助开关电源设计与实验

论述了峰值电流控制RCD钳位反激变换器的原理，并首次提出了RCD钳位等关键电路参数设计准则，设计并研制成功的15W 220V 50Hz AC/270V DC/ 15V DC(0.8A),-15V DC(0.15A), 5V DC(0.2A）机内辅助开关电源具有功率密度高，变换效率高，过载与短路能力强，可靠性高等优良的综合性能，在AC／AC，DC／AC，AC／DC、DC／DC等四类电力电子变换器中均具有重要应用价值。     

一种新型组合式DC/AC变换器

为了克服传统DC/AC变换器不能实现软开关控制或者需要使用高频变压器的缺点,介绍一种新型组合式DC/AC变换器拓扑,并介绍其工作原理。从系统控制的角度,对新型DC/AC变换器进行研究,借助于PSIM仿真软件,比较不同信号频率和不同输入电压的设计效果,列出仿真参数,给出负载电压以及调制给定电压和变换器输出电压的仿真结果。工频实验结果表明新型DC/AC变换器可以实现高频功率变换下交流逆变输出,证明理论分析的正确性。     

电力发明专利信息

中华人民共和国专利局1998年4月～9月授权的电力发明专利共有约120项，现将其中部分项目介绍如下。交流-直流变换系统的控制和保护系统（ZL96108247．X）一种AC－DC变换系统的控制和保护系统。AC－DC变换系统由两个电力变换器和两个连于AC电力系统的断路器组成。每个电力?..     

电力电子变换器广义连接矩阵及其潜电路判别

对电力电子变换器拓扑结构认识的局限性,导致实际运行中会出现非设计要求的工作模态或潜在电路,它们附加在正常工作模态中,使变换器特性异常。为探明所有可能潜在电路,提出了适用于电力电子变换器拓扑分析的广义连接矩阵,由此给出电力电子变换器潜在电路的一般判据,得到一种新的电力电子变换器潜在电路的分析方法。本文具体以三阶DC/DC升压式和1/3降压式两种谐振开关电容变换器为例,对电力电子变换器广义连接矩阵识别潜电路判据的可靠性进行了验证,实验结果验证了所提出的方法是正确和有效的。     

Buck-Boost型变换器电路结构及其演化

论述了基于Buck-Boost型变换器的DC/DC,DC/AC和AC/AC变换器电路结构及其演化过程,给出了各类变换器的电路拓扑实例、仿真和原理试验结果.理论分析、仿真和原理试验结果表明,Buck-Boost型变换器在中小容量的DC/DC.DC/AC和AC/AC电能变换中具有重要的应用价值.     

具有调光功能的高功率因数单级电子镇流器

提出一种高功率因数电子镇流器，利用复合开关原理，将前级AC/DC变换器中反激变换器的主开关与后级DC/AC半桥变换器中的一个开关合并，将双级电路变为单级电路。本电路采用变频变占空比控制，通过选择变压器匝比和控制占空比，使变压器的励磁电感工作于继续方式。利用电压跟踪控制，实现功率因数校正。通过调整开关频率，实现可调光功能。     

带光储系统的模块化电力电子变压器在配电网中的仿真研究

首先分析了带光储的模块化电力电子变压器(Modular Multilevel Converter Power Electronic Transformer,MMC-PET)在配电网中的优越性和MMC-PET对新能源接纳的优势,设计了一种模块化电力电子变压器新型拓扑结构,采用一种三重化的DC/DC变换器作为储能系统的接口,并提出一种储能变流器的协调控制,其中光储系统通过模块化电力电子变压器的低压直流母线接入,其次对模块化电力电子各级控制器和光储变流器控制器进行设计,最后利用Simulik进行仿真,其仿真结果验证了带光储系统的模块化电力电子变压器的技术优势。     

电力电子器件在分布电源中的应用

介绍了不同形式分布式电源 ;讨论了电力电子设备在太阳能、风能发电系统及综合系统中的应用和关键技术 ;强调了设计和应用高效 DC/ DC、DC/ AC变换器来提高系统整体效率 ,DC/ AC是以后的发展趋势     

国内外动态

异步电机驱动的多脉冲AC/DC变换器印度新德里Hauz Khas电力工程局研制的24-脉冲AC/DC变换器,是基于自耦变压器馈电给矢量控制异步电动机驱动(VCIMDs)的多脉冲AC/DC变换器,主要用于在公共耦合点(PCC)改善电能的质量。24-脉冲AC/DC变换器,原理上是按照直流纹波的再注入技术,倍增脉冲和减轻谐波。为此自耦变压器的设计能适合于各种改型应用场合,例如现在使用的6-脉冲二极管桥式整流器。还研究了由负荷变化对VCIMD的影响,以证明AC/DC变换器的效果。仿真结果和实验结果完全证实了24脉冲AC/DC变换器设计与模型的正确性。带VCIMC…     

级联式电力电子变压器混合脉宽调制谐波分析及均衡控制

针对基于级联H桥及隔离双向DC/DC变换器的电力电子变压器,提出一种混合工频和高频调制的混合脉宽调制(HPWM)策略。基于波形合成原理及双重傅里叶积分方法,对5电平级联H桥HPWM输出电压频谱表达式进行了理论推导,并与载波移相调制时输出电压谐波特性进行对比。结果表明HPWM输出电压波形仅含有基波与载波边带谐波,在不增加谐波总畸变率的同时可降低系统开关频率。为解决HPWM时各模块开关模式不对称造成的中间直流电压不均衡问题,提出一种前级级联H桥采用开关函数轮换控制与后级隔离双向DC/DC变换器电压反馈加前馈控制相结合的子模块均衡控制策略,有效确保子模块功率及电容电压处于相同的动态变化范围。仿真和实验结果验证了HPWM谐波分析的正确性及所提控制策略的有效性。     

电力电子学概述

一、何谓电力电子学电力电子学(Power Electronics)又称功率电子学.它主要研究各种大功率的电子器件,以及用这些功率电子器件去构成各色各佯的电路或装置,以完成对电能的快速高效转换和控制,其功能如图1报示.电力电子学是电子学在强电(高电压、大电流)或电子领域的一个分支,也是电子学在弱电(低电压、小电流)或电子领域的延伸.它是以功率处理、能量转换为主要对象的工业电子技术,是强弱相结合的新学科.大家知道,电能有直流(DC)和交流(AC)两大类,前者有电压幅值和极性的不同,后者除电压幅值外,还有频率和相位的差别.实际应用中,常常需要在两种电能之间,或者同种电能的一个或多个参数(如电压、电流、频率和相位等)进行变换.这些变换亦称变流,共有四种基本形式,这就是:     

基于FPGA的DC/DC开关变换器的数字控制器

在DC/DC开关变换器的数字控制器设计中,数字信号处理器(Digital Signal Processor,简称DSP)和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Arrays,简称FPGA)是两种主要的数字器件.在此,结合实际的数字控制DC/DC开关变换器,研究了在FPGA平台上实现DC/DC开关变换器的数字控制器,同时介绍了数字控制器中使用的各功能模块及其整个系统的时序.实验系统的测试结果证明了将FPGA用于DC/DC开关变换器的数字控制器是可行的.     

电力电子变压器直流变换器拓扑及冗余切换技术研究

介绍了电力电子变压器的直流变换器拓扑结构,对比常见的5种拓扑结构,选取LLC谐振型变换器与双向变换器(DAB)进行了详细的工作原理及软开关特性分析,对电力电子变压器的冗余设计及平滑切换技术提出了一种优化冗余设计方案,与传统方案相比该方案具有较高的稳定性和可靠性,并通过仿真实验验证了该方案的可行性和优越性。     

中长距离高压传输DC/DC变换器的研究

在中长距离直流电力传输过程中,采用性能良好的直流变换器可以避免传输线上谐波的影响,降低线路功率损耗。在电力电子领域高压直流传输技术中,需满足的要求有:脐带电缆要求较细、变换器要求体积小、重量轻等等,所以将半桥三电平直流变换器应用于电力电子中高压传输中,并且对开关器件中的高频化软开关技术进行了研究。针对传统半桥三电平电路中出现的占空比丢失以及实现开关器件的零电压开关(ZVS)的条件,在采用移相控制方法的基础上,在电路拓扑中加入了隔离电容,采用倍流整流电路,并将其应用于中高压传输中,对传统与改进的DC/DC变换器分别进行了Matlab/Simulink仿真对比,最后通过实验验证了改进型的DC/DC变换器拓扑结构的可行性。