電力電子技術(shù)在變壓器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

電力電子技術(shù)在變壓器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

【摘要】近些年，科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了快速的發(fā)展，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，電力電子技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了不斷的完善。電力電子技術(shù)涉及到很多學(xué)科的技術(shù)，包含電路知識(shí)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)等等，已經(jīng)普遍應(yīng)用到國(guó)家發(fā)展的許多行業(yè)當(dāng)中。此文當(dāng)中，對(duì)電子電力技術(shù)在變壓器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行研究，通過(guò)實(shí)際的例子證明了電子電力技術(shù)廣闊的發(fā)展前景。

【關(guān)鍵詞】電力電子技術(shù);變壓器;應(yīng)用

引言

當(dāng)下時(shí)代，電子電力技術(shù)取得了快速的進(jìn)步，特別是微電子技術(shù)革命后，電子電力技術(shù)實(shí)現(xiàn)了更大的突破，促進(jìn)了其它各種相關(guān)的科學(xué)也在不斷朝前發(fā)展。電子電力技術(shù)具有比較普遍的應(yīng)用，涉及到許多的學(xué)科，作為一個(gè)專業(yè)性的領(lǐng)域，在當(dāng)下時(shí)代受到了較高的關(guān)注。電力電子變壓器屬于一種新類型的變壓器，通過(guò)對(duì)相關(guān)器件進(jìn)行運(yùn)用，再利用高頻交流變壓器進(jìn)行交互，使得新型變壓器的特殊性能得到充分的展示，具有較多的優(yōu)勢(shì)。

一、電力電子變壓器電路類型分析

（一）斬控式電力電子變壓器

電力電子斬控式樣機(jī)起源于美國(guó)，采用了BUCK結(jié)構(gòu)電路，該種類型的電路具備很多的優(yōu)勢(shì)，比如電壓的調(diào)節(jié)比較占優(yōu)勢(shì)等等，不過(guò)它也具備一定的缺陷，例如控制難度較高，不具備變頻的性能，無(wú)法實(shí)現(xiàn)電氣的隔離，對(duì)于流入的電流和功率難以抑制，所以，在電力工作當(dāng)中此種類型的電力電子變壓器難以發(fā)揮明顯的功效。

（二）交-交-交變換電力電子變壓器

在1999年時(shí)，美國(guó)一所大學(xué)的研究人員研究出了一種新型的變壓器，此變壓器就是交-交-交電力電子變壓器，該變壓器包含兩級(jí)的交互變頻變壓器，利用變換兩種功率，再加入部分器件，完成了電流的雙向流動(dòng)。此變壓器具備的優(yōu)勢(shì)為增加了傳送的整體容量，并且大幅縮減了體積，不過(guò)也存在一定的缺陷，整個(gè)電路的結(jié)構(gòu)也變得更加復(fù)雜。

（三）反激式電力電子變壓器

該種類型的電子變壓器具有比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，內(nèi)部裝置包含較少的元件，減少了一些環(huán)節(jié)，因此相比于之前兩種類型的變壓器實(shí)現(xiàn)了較大的提高。該類型變壓器具有的優(yōu)點(diǎn)為包含較少的器件，對(duì)電路的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，具有缺陷為控制開(kāi)關(guān)難度較大，在高電壓環(huán)境下應(yīng)用具有較高的難度。

二、電力電子技術(shù)在變壓器中的仿真作用

（一）電力電子變壓器在改善電能質(zhì)量中的作用

1.電壓波動(dòng)與閃變

針對(duì)電壓波動(dòng)和閃變的問(wèn)題，由于整個(gè)系統(tǒng)會(huì)存在母線非整數(shù)倍的情況，假如PET一次側(cè)母線頻率為10，波幅大約為10%，同時(shí)波動(dòng)比較穩(wěn)定，最終造成母線電壓存在異常，實(shí)際情況如圖所示：

通過(guò)上圖可以發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)中存在部分簡(jiǎn)諧波的干擾，造成PET一次性測(cè)出的母線電壓存在一定差異，產(chǎn)生的波幅較大，不過(guò)另外的二次側(cè)電壓沒(méi)有改變，代表沒(méi)有對(duì)其造成影響，能夠?qū)ω?fù)載實(shí)現(xiàn)一定程度的供電，明顯影響閃變。

2.電壓跌落及供電中斷

實(shí)驗(yàn)采取的仿真條件為持續(xù)時(shí)間0.2秒，跌幅百分之四十，0.3到0.5秒的跌落時(shí)間，電網(wǎng)電壓跌落、供電中斷的專門(mén)問(wèn)題。根據(jù)美國(guó)電力研究協(xié)會(huì)的報(bào)告，電壓跌落的幅度不超過(guò)百分之四十，實(shí)際情況如下圖所示，在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)跌落過(guò)程中，PET相關(guān)數(shù)值依然比較穩(wěn)定，代表了輸出電壓整個(gè)過(guò)程都沒(méi)有受到影響，使得輸出電能的質(zhì)量得到保證。

通過(guò)上述的仿真實(shí)驗(yàn)圖可以發(fā)現(xiàn)，電力電子不但能夠?qū)崿F(xiàn)電壓器的轉(zhuǎn)換和系統(tǒng)的隔離等作用，還可以對(duì)電能的質(zhì)量進(jìn)行一定程度的控制。例如圖中1顯示，盡管電網(wǎng)電壓存在閃變等特殊情況，二次測(cè)電壓卻仍然呈現(xiàn)比較的穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電。

（二）電力電子變壓器進(jìn)行微電網(wǎng)孤島應(yīng)用研究

按照上述的實(shí)驗(yàn)，假如短時(shí)間存在電壓供電不足的情況，或者說(shuō)存在跌落的情況，電力電子變壓器仍然能夠穩(wěn)定的完成供電，供電的穩(wěn)定性可以得到一定程度的保證。利用該次電能的研究，結(jié)果顯示，頻率的差異將會(huì)對(duì)電能的質(zhì)量造成明顯的影響。

近些年，可再生能源已經(jīng)引起我國(guó)的較高重視，電網(wǎng)中一直有可再生能源的引入，并且微電網(wǎng)和發(fā)電等技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了較大程度的突破，在電網(wǎng)存在問(wèn)題的時(shí)候，或者難以保證供電質(zhì)量的情況下，可以采取孤島方案，實(shí)現(xiàn)持續(xù)性的供電，使得持續(xù)供電得到保證，保證了電能的質(zhì)量。

由于微電網(wǎng)具有較小的容量，容易出現(xiàn)功率的明顯波動(dòng)，導(dǎo)致控制整個(gè)頻率比較的繁瑣，尤其單獨(dú)分開(kāi)主網(wǎng)和微電網(wǎng)之后，穩(wěn)定性極其差，對(duì)頻率要求更高。

根據(jù)可再生能源的研究發(fā)現(xiàn)，風(fēng)能作為可再生能源具有環(huán)保的特性，能夠借助風(fēng)能實(shí)現(xiàn)發(fā)電，作為一種環(huán)保的可再生能源，風(fēng)能受到了越來(lái)越多的關(guān)注。對(duì)風(fēng)力進(jìn)行利用的發(fā)電機(jī)，涉及到很多的理論知識(shí)，例如風(fēng)能理論、風(fēng)機(jī)相關(guān)理論等，還涉及到電路設(shè)計(jì)等很多的問(wèn)題，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的類型比較多。

電力電子變壓器屬于一種新類型的變壓器，通過(guò)對(duì)相關(guān)器件進(jìn)行運(yùn)用，再利用高頻交流變壓器進(jìn)行交互，使得新型變壓器的特殊性能得到充分的展示，具有較多的優(yōu)勢(shì)：①二次側(cè)輸出電壓穩(wěn)定性較高，保證了電能的質(zhì)量;②即使一次側(cè)電壓存在閃變等特殊問(wèn)題，同樣受到的影響比較小;③線損的降低，能夠在較大程度上實(shí)現(xiàn)成本的縮減。

三、結(jié)語(yǔ)

當(dāng)下時(shí)代，社會(huì)發(fā)展速度較快，存在較大的變數(shù)，不同類型的變壓器紛紛涌現(xiàn)，以便實(shí)現(xiàn)供電比較穩(wěn)定，電能的質(zhì)量得到保證，尤其是保證配電系統(tǒng)的質(zhì)量，是當(dāng)前變壓器研究中比較關(guān)鍵的一個(gè)問(wèn)題。近些年，可再生能源已經(jīng)引起我國(guó)的較高重視，電網(wǎng)中一直有可再生能源的引入，并且微電網(wǎng)和發(fā)電等技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了較大程度的突破，在電網(wǎng)存在問(wèn)題的時(shí)候，或者難以保證供電質(zhì)量的情況下，可以采取孤島方案，實(shí)現(xiàn)持續(xù)性的供電，使得持續(xù)供電得到保證，保證了電能的質(zhì)量。在上面的問(wèn)題中，電力電子變壓