電力電子變壓器拓撲結構分析

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結合配電系統運行的實際概況，落實好與之相關的電力電子變壓器拓撲結構綜述研究工作，有利于獲得有關電力電子變壓器（PET）的更多研究成果，促使電力生產計劃實施中配電系統的服務功能得以不斷完善。因此，為了在配電系統運行中實現對電力電子變壓器的高效利用，充分發揮出這種電能傳輸設備的實際作用，需要電力技術人員能夠從多個方面入手，了解PET的功能特性及拓撲結構，并對其實踐應用效果進行科學評估，使得電力電子變壓器使用能夠達到配電系統正常運行要求。

1實踐過程中有關配電系統電力電子變壓器的發展狀況分析

電力電子變壓器（PET）經過多年的發展，取得了一定的成果，為配電系統運行水平的不斷提升及電能傳輸設備種類豐富帶來了重要的保障作用。其概念最早是在1970年由美國GE公司提出的，且將其作為一種變換電路，能夠在配電系統高頻鏈接中發揮作用。在高頻變換原理的支持下，電力電子變壓器的發展速度逐漸加快，并給予了其研究工作開展更多的支持。隨著時間的推移，日本研究人員在1996年借助相位調制技術的優勢，使得電力電子變壓器拓撲結構性能得以優化，并為智能變壓器的出現創造了有利的條件。實踐過程中通過對這些不同研究成果的合理運用，且在有效的實驗裝置支持下，使得電力電子變壓器使用中的開關頻率達到了16.7kHz，且其效率也得到了顯著提高。同時，美國海軍在1980年在設置PET拓撲結構時，引入了AC/AC變換器，使得PET應用中具備了降壓功能。在此基礎上，美國電力研究院通過對AC/AC變換的PET實驗樣機的開發及應用，使得PET拓撲結構潛在應用價值逐漸提升。除此之外，早期的電力電子變壓器拓撲結構研究中受到基礎理論不完善、技術條件不充分等因素的影響，使得其難以達到配電系統穩定運行要求。在此背景下，隨著高壓大功率變化技術的出現，使得PET發展中獲得了所需的拓撲結構，并得到與配電系統等級匹配性良好的PET實驗樣機，為配電系統電力電子變壓器發展注入了活力。

2實踐過程中有關配電系統電力電子變壓器的拓撲結構分析

2.1單極型電力電子變壓器拓撲結構。這類電力電子變壓器實踐應用中的工作原理為：在高頻變壓器的支持下，通過對輸入工頻交流電壓的針對性處理，能夠得到變壓器運行中所需的高頻交流電壓，且在高頻變壓器副邊的作用下，能夠對此時的電壓進行還原處理，最終得到工頻交流電壓。在此期間，由于電力電子變壓器變壓功能實現中只通過了一次電能變換，使得PET拓撲結構一定程度上滿足了配電系統穩定運行要求。同時，這類電力電子變壓器具有結構簡單的特點，實踐應用中的變換環節較少，可結合配電系統運行工況進行使用。文獻[1]中提出了有關單極型的電力電子變壓器拓撲結構。在這類變壓器的作用下，通過對自身重量的有效控制，確保了其運行效率的不斷提高，并通過工作頻率的科學調整，使得其應用過程中的傳遞能量增加，相比工頻變壓器優勢明顯。配電系統運行中若引入這種PET拓撲結構，也需要了解其在這些方面的內容：（1）當該電力電子變壓器處于正常的運行狀態時，為了得到0.6-1.2kHz的高頻電壓，需要在變壓器原邊的變換器調制作用下，對輸入的工頻正弦波電壓進行處理，并在變壓器耦合到副邊的作用下，對得到的高頻電壓進行還原處理，得到工頻正弦波電壓；（2）實踐過程中針對單極型電力電子變壓器拓撲結構在感性負載方面的工作問題，文獻[1]提出了輸出電流的極性的控制策略，使得該電力電子變壓器實踐應用中的功率器能夠實現安全換向，并將開關損耗控制在了合理的范圍內；（3）結合配電系統穩定運行要求，加強AC/AC單極型PET拓撲結構運用，將會實現電能傳輸設備運行中功率的雙向傳輸，且保持電力電子變壓器運行中電路高效的變換效果。但是，由于這種PET功能單一，使得其應用過程中受到了一定的限制，需要注重其拓撲結構的不斷優化。針對這種情況，文獻[3]中提出了單極型電力電子變壓器應用中引入高頻耦合電感，使得該變壓器運行中的變換電路工作效率逐漸提高，避免變換器工作時產生較多的諧波電流，使得電力電子變壓器實踐應用中能夠有著良好的拓撲結構。2.2雙極型電力電子變壓器拓撲結構。在配電系統電力電子變壓器拓撲結構選用中，加強雙極型電力電子變壓器拓撲結構運用，將會使配電系統運行效率逐漸提高，且在這種電力電子變壓器高壓直流與低壓直流不同環節的作用下，能夠保持配電系統良好的實踐應用效果，滿足電力生產計劃實施的多樣化需求。因此，需要借助文獻[3]與文獻[4]的研究內容，深入了解雙極型電力電子變壓器的拓撲結構及其功能特性，從而為這種變壓器在配電系統中的應用范圍擴大提供保障。具體表現為：（1）配電系統運行中若引入雙極型電力電子變壓器拓撲結構，將會提高對工頻高壓交流電整流處理效率，且隔離型逆變器的作用下，將高壓直流轉換為電壓交流，保持電力電子變壓器實踐應用中良好的功能特性；（2）加強雙極型電力電子變壓器使用，并提高對其拓撲結構的正確認識，能夠使電力電子變壓器實踐應用中的工作性能逐漸優化。但是，由于這種電力電子變壓器應用中的平均有功功率對漏感的敏感性較強，且在低壓直流側的調節方面并不具備良好的調節功能，因此，需要根據配電系統的實際情況，合理運用雙極型電力電子變壓器拓撲結構，確保電力生產計劃實施有效性。2.3三級型電力電子變壓器的拓撲結構。配電系統運行中若引入三級型電力電子變壓器，則需要了解其工作原理。具體表現為：在AC/DC變換器的作用下，能夠對工頻交流電壓進行整流處理，最終得到直流，進而在DC/DC變換器的支持下，實現直流變壓處理，最終借助DC/AC逆變器的優勢，能夠得到交流電壓。該電力電子變壓器在配電系統應用過程中有著良好的控制特性。為了獲取有關其拓撲結構的更多參考信息，可結合文獻[4]、[5]的研究內容，從這些方面入手：（1）在三級型電力電子變壓器的作用下，能夠使PET的穿越能力不斷提高。相比單極型電力電子變壓器，該變壓器在低壓直流環節引入了性能可靠的能量存儲設備，優化變壓器性能的同時增強了其拓撲結構設置合理性；（2）結合文獻[6]，可知三級型PET拓撲結構在配電系統應用中有著很強的可控性，因此，該系統運行中為了提高系統側與負載側的電能質量，應加強這種電力電子變壓器拓撲結構使用。

綜上所述，具有良好拓撲結構的電力電子變壓器，對于配電系統的穩定運行至關重要：有利于提高配電系統運行中電能傳輸效率，實現電力行業生產效益最大化目標。因此，未來配電系統運行中電力技術人員需要結合實際情況，深入分析系統所需的電力電子變壓器拓撲結構，且在有效的技術措施支持下，確保電力電子變壓器拓撲結構良好性，從而為我國配電系統長期運行中的性能優化提供必要的支持，增加供電企業生產效益。長此以往，有利于提升我國電能輸送水平，更好地應對當前的形勢變化。

參考文獻

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[3]張啟亮.基于高頻變壓器的單相補償式交流穩壓電源的研究[D].天津：天津大學,2014(12).

[4]張曉東.電力電子變壓器及其在電力系統中的應用[D].濟南：山東大學,2012(4).

[5]程建洲,田偉帥.基于三電平拓撲的電力電子變壓器研究[J].電力電子技術,2012(1).

[6]劉海波.電子電力變壓器控制策略研究[D].武漢：華中科技大學,2010(5).

作者:龐英俊 單位:國網安徽蕪湖供電公司