电力电子技术在变压器设计中的应用

沈培沐

【摘 要】近些年，科学技术实现了快速的发展，随着时代的不断发展，电力电子技术也实现了不断的完善。电力电子技术涉及到很多学科的技术，包含电路知识以及计算机技术等等，已经普遍应用到国家发展的许多行业当中。此文当中，对电子电力技术在变压器设计中的应用进行研究，通过实际的例子证明了电子电力技术广阔的发展前景。

【关键词】电力电子技术;变压器;應用

引言

当下时代，电子电力技术取得了快速的进步，特别是微电子技术革命后，电子电力技术实现了更大的突破，促进了其它各种相关的科学也在不断朝前发展。电子电力技术具有比较普遍的应用，涉及到许多的学科，作为一个专业性的领域，在当下时代受到了较高的关注。电力电子变压器属于一种新类型的变压器，通过对相关器件进行运用，再利用高频交流变压器进行交互，使得新型变压器的特殊性能得到充分的展示，具有较多的优势。

一、电力电子变压器电路类型分析

（一）斩控式电力电子变压器

电力电子斩控式样机起源于美国，采用了BUCK结构电路，该种类型的电路具备很多的优势，比如电压的调节比较占优势等等，不过它也具备一定的缺陷，例如控制难度较高，不具备变频的性能，无法实现电气的隔离，对于流入的电流和功率难以抑制，所以，在电力工作当中此种类型的电力电子变压器难以发挥明显的功效。

（二）交-交-交变换电力电子变压器

在1999年时，美国一所大学的研究人员研究出了一种新型的变压器，此变压器就是交-交-交电力电子变压器，该变压器包含两级的交互变频变压器，利用变换两种功率，再加入部分器件，完成了电流的双向流动。此变压器具备的优势为增加了传送的整体容量，并且大幅缩减了体积，不过也存在一定的缺陷，整个电路的结构也变得更加复杂。

（三）反激式电力电子变压器

该种类型的电子变压器具有比较简单的结构，内部装置包含较少的元件，减少了一些环节，因此相比于之前两种类型的变压器实现了较大的提高。该类型变压器具有的优点为包含较少的器件，对电路的结构进行了简化，具有缺陷为控制开关难度较大，在高电压环境下应用具有较高的难度。

二、电力电子技术在变压器中的仿真作用

（一）电力电子变压器在改善电能质量中的作用

1.电压波动与闪变

针对电压波动和闪变的问题，由于整个系统会存在母线非整数倍的情况，假如PET一次侧母线频率为10，波幅大约为10%，同时波动比较稳定，最终造成母线电压存在异常，实际情况如图所示：

通过上图可以发现，因为在实验中存在部分简谐波的干扰，造成PET一次性测出的母线电压存在一定差异，产生的波幅较大，不过另外的二次侧电压没有改变，代表没有对其造成影响，能够对负载实现一定程度的供电，明显影响闪变。

2.电压跌落及供电中断

实验采取的仿真条件为持续时间0.2秒，跌幅百分之四十，0.3到0.5秒的跌落时间，电网电压跌落、供电中断的专门问题。根据美国电力研究协会的报告，电压跌落的幅度不超过百分之四十，实际情况如下图所示，在电网电压出现跌落过程中，PET相关数值依然比较稳定，代表了输出电压整个过程都没有受到影响，使得输出电能的质量得到保证。

通过上述的仿真实验图可以发现，电力电子不但能够实现电压器的转换和系统的隔离等作用，还可以对电能的质量进行一定程度的控制。例如图中1显示，尽管电网电压存在闪变等特殊情况，二次测电压却仍然呈现比较的稳定，实现稳定供电。

（二）电力电子变压器进行微电网孤岛应用研究

按照上述的实验，假如短时间存在电压供电不足的情况，或者说存在跌落的情况，电力电子变压器仍然能够稳定的完成供电，供电的稳定性可以得到一定程度的保证。利用该次电能的研究，结果显示，频率的差异将会对电能的质量造成明显的影响。

近些年，可再生能源已经引起我国的较高重视，电网中一直有可再生能源的引入，并且微电网和发电等技术也实现了较大程度的突破，在电网存在问题的时候，或者难以保证供电质量的情况下，可以采取孤岛方案，实现持续性的供电，使得持续供电得到保证，保证了电能的质量。

由于微电网具有较小的容量，容易出现功率的明显波动，导致控制整个频率比较的繁琐，尤其单独分开主网和微电网之后，稳定性极其差，对频率要求更高。

根据可再生能源的研究发现，风能作为可再生能源具有环保的特性，能够借助风能实现发电，作为一种环保的可再生能源，风能受到了越来越多的关注。对风力进行利用的发电机，涉及到很多的理论知识，例如风能理论、风机相关理论等，还涉及到电路设计等很多的问题，风力发电机的类型比较多。

电力电子变压器属于一种新类型的变压器，通过对相关器件进行运用，再利用高频交流变压器进行交互，使得新型变压器的特殊性能得到充分的展示，具有较多的优势：①二次侧输出电压稳定性较高，保证了电能的质量;②即使一次侧电压存在闪变等特殊问题，同样受到的影响比较小;③线损的降低，能够在较大程度上实现成本的缩减。

三、结语

当下时代，社会发展速度较快，存在较大的变数，不同类型的变压器纷纷涌现，以便实现供电比较稳定，电能的质量得到保证，尤其是保证配电系统的质量，是当前变压器研究中比较关键的一个问题。近些年，可再生能源已经引起我国的较高重视，电网中一直有可再生能源的引入，并且微电网和发电等技术也实现了较大程度的突破，在电网存在问题的时候，或者难以保证供电质量的情况下，可以采取孤岛方案，实现持续性的供电，使得持续供电得到保证，保证了电能的质量。在上面的问题中，电力电子变压器表现出了较好的效果，解决了过去存在的很多问题，利用无功补偿的手段，对电能的质量进行调节。随着科学技术的进一步发展，在配电系统中电力电子变压器将会得到更加普遍的应用，使得电能的质量将会得到很大程度的保障，费用缩减，成本得到最大限度的降低。

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（作者单位：泰州三新供电服务有限公司）