电力电子变压器技术研究综述史东

电力电子变压器技术研究综述史东

史东

国水集团化德风电有限公司，内蒙古乌兰察布市013350

摘要：电力系统采取有关的措施将自然界的一次能源转变成电能，对我国电力方面的工作开展十分重要，能够较大程度影响到我国各大企业的长远发展。电力电子变压器作为一种新型电力变压器，在近几年才被推出，对我国目前电力系统问题的解决具有积极的意义。然而，在实际应用过程中，电力电子变压器的控制存在较大的难度。因此，对电力电子变压器的控制与应用展开研究，对我国供电水平的提高具有重要的影响。基于此，本文对电力电子变压器技术进行研究综述。

关键词：电力电子变压器；技术；应用

电力电子变压器有传统变压器无可比拟的优势，因此具有广泛的应用前景。随着对其研究的逐步深入，今后将用于实际电力系统，并逐步替代传统铁心电力变压器。

1电力电子变压器的工作原理

电力电子变压器简称PET从理论的角度分析，电力电子变压器是一种含有电力电子变换器，并能通过高频变压器来实现磁耦合的一种输变电装置。在结构组成上，它主要是由初级或次级功率变换器，以及能够连接着两者之间的高频变压器所组成的，其中，初级和次级功率变换器主要是为了实现波形控制，而高频变换器则是为了提供变压、原、副方系统的隔离。

从电力电子变压器工作原理中可以发现，电力电子变压器的运转是通过电子电力变化技术来实现的，它先将原方的工频输入信号通过电子电力转化成高频信号，然后由高频信号在通过中间高频隔离变压器后耦合到副方，再利用电力电子变换器变换成工频信号。电力电子变压器的运行中，高频变压器具有变压和隔离的功能，同时，受贴心式变压器体积和频率呈反比的影响，因此高频变压器的体积是小于工频变压器的，整体的工作效率也更高。

2PET在电力系统中的应用

2.1在分布式电源并网中的应用

近年风力发电和太阳能发电等可再生能源的应用越来越多，未来随着化石能源的逐渐减少，可再生能源发电所占的比重还将继续升高。这些分布式发电方式的特点是：电源容量小，兼有交流、直流电流，电压和频率的波动性大。如果直接接入电力系统，会对其稳定性和安全运行带来冲击。为了保证并网电能质量，传统的并网逆变器需要采用工频变压器与电网相连，体积大、质量重，并且还需配备额外的调压、调频措施，整体成本高。

电力电子变压器中含有直流环节，可以灵活地控制输入、输出电压，可以方便地将各种分布式电源接入到电力系统中。另外由于能分别对整流、逆变部分进行控制，可以省去额外的调压、调频设备，降低了成本。

2.2在配电网中的应用

配电网中常出现电压波动、骤升、骤降、闪变等扰动，传统的方法是通过在配电端加动态电压恢复器来解决。但是，动态电压恢复器的工作原理的注入一个补偿电压来消除电压扰动，这种方式响应速度慢，有时不能完全消除电压扰动。并且动态电压恢复器体积大、效率低、成本高。基于PET的动态电压恢复器可以极大地改善动态补偿响应速度，能够改善电压补偿效果，提高配电系统的稳定性。

PET还可以用于配电网故障的控制，通过对传统的PI控制器，加入复数积分和微分环节，能够减小稳态误差，并能提高动态响应速度。这种策略能用于单相接地故障的控制。针对中高压配电网，将MMC与PET结合的一种新型拓扑，可以减少高频变压器的使用数量，并能提高直流输出电压的质量。

2.3柔性交流输电技术中电力电子变压器的使用

柔性交流输电技术中，对电力电子变压器主要的应用为与其结合起来实现输电网高压线路输电系统和提供不间断供电技术。

在线式不间断电源能够为负载不间断地供电，是将蓄电池组安装到电力电子变压器的直流环节。电网正常工作时，对负荷供电的工作由配电网通过电力电子变压器来完成，一旦电网发生故障，配电网无法向负荷供电时，电力电子变压器内部配备的蓄电池组就会代替配电网向负荷进行不间断的供电，直到配电网供电再次恢复。

2.4电力系统动态特征改善中电力电子变压器的应用

我国国土面积广的特点使电源点与负荷区的距离较远，形成了我国的输电系统具有电压高、距离远、容量大的特点。要实现西电东送这样的远距离送电必须首先保证输电系统的稳定。在远距离输电系统中，运用电力电子变压器能够使发电机励磁和电力电子变压器协调控制，能够保证远距离输电系统的稳定性。

在电力系统中电压、电流、功率的调节需要通过电力电子变压器来实现，根据电力系统的实际需要，功率要在电力电子变压器与电力系统之间实现交换和流动，通过提高电力系统的阻尼来抑制电压扰动造成的震荡，使其快速恢复到稳定的状态运行，这就在很大程度上提高了电力系统的稳定性。

3电力电子变压器的控制与应用策略

3.1加强操作人员的技术培训

目前我国电力电子变压器的控制主要采用交-直-交-直-交型与交-交-交型两种策略，相关操作人员所掌握的这些方面的技能与知识还不够完善。尤其是交-直-交-直-交型策略，其控制过程采用了三维空间矢量调剂的方法，其有利于系统工作的顺利开展，使供电系统在电能的输出方面更加便捷。并且，交-交-交型策略有助于降低运行过程中的开关损耗，如果操作失误将会产生严重的影响，对工作人员具有十分严格的技术要求。所以，要想实现我国供电水平的整体提高，必须重视有关技术人员的技术培训工作，提高相关人员的技术水平，使其可以真正掌握上述两种控制策略，从而使工作效率得到提高。

3.2重视先进技术的引进

电力电子变压器在工作过程中，谐波抑制技术的应用具有较大的作用，应用谐波抑制技术可以实现电流谐波的有效减少，使供电功率得到提高。再者，在我国现代供电技术中，也经常用到三相软开关技术，该技术的应用可以使开关损耗得到改善，可以有效节省资源。电力电子变压器还会用到多重化均压技术，其可以使负载调节过程中各低压模块的平衡得到保持，使低压模块在运行过程中不被击穿，其中，瞬间高压是最主要的击穿原因。此外，电力电子变压器还可引进其于先进的技术，这些技术对电力电子变压器的发展十分重要。我国应加强引进先进的技术，从而真正提高我国供电水平，使相关技术人员可以更好地控制电力电子变压器进行供电工作。

3.3建立有效的控制制度

要想保证工作质量，必须制定相关的制度，我国变压器制造企业应加强对企业内部的管理，规范企业员工的行为，提高员工的工作效率。在进行有关措施的制定时，应遵守相关的法律法规，并且必须结合企业的实际情况进行考虑。并且，有关部门在制度实施的过程中，还应结合企业员工的反馈情况对制度进行修正与完善，保证制度的科学合理。

结束语：

综上所述，电子电力电压器作为一种新型的能量转换设备，它具有的优势是多方面的，但是，在具体的应用中，要想使电力电子变压器具有良好的输出性能，这就需要采取有效、科学、可行的控制措施进行补偿，而控制补偿工作的进行还需要根据电力电子变压器所面临的环境来决定。同时，电力电子变压器只有不断的提升控制技能，其所具备的性能才能得到更高的提升，应用的范围才能得到扩大，这是电力电子变压器未来控制技术的重点研究方向。

参考文献：

[1]电力电子变压器研究综述[J].廖国虎,邱国跃,袁旭峰.电测与仪表.2014(16)

[2]配电网电力电子变压器技术综述[J].卢子广,赵刚,杨达亮,曾宪金.电力系统及其自动化学报.2016(05)

[3]电力电子变压器控制策略[J].陈亚爱,刘明远,周京华,邱欢.电气传动.2016(08)