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开关式电力变压器是一种应用于电力系统的新型变压器,它与传统变压器的不同点在于,它是将电力电子技术与高频变压器结合起来了。不仅可以实现变压、隔离等功能,兼有改善电网电流波形,实现灵活输电等功能。其结构特点是体较小、重量轻,很大程度上减小变压器的体积。由于其灵活的控制技术,赋予了开关式电力变压器丰富的功能,比如:提高电网功率因数,抑制谐波等,在未来的电力系统中会发挥重要的作用。
本文介绍了开关式电力变压器的研究现状及基本原理。在分析比较现有拓扑结构的基础上,提出一种改进三环节结构的开关式电力变压器。它包括高压环节,隔离环节和低压环节,其中高压环节采用三电平的方式来提高耐压等级,这种结构可以减小谐波,同时具有较好的扩展性。针对新的开关式电力变压器结构,本文进行了理论分析和仿真。仿真结果表明模块具有较好的工作性能,并且每个IGBT都能得到较好电压电流波形,从而表明新的开关式电力变压器实现方案是可行的。
新结构开关式电力变压器输入环节采用三相二极管箝位三电平PWM整流,以实现变压器的功率双向流动。本文研究了三相二极管箝位三电平PWM整流的工作原理和特性,并建立数学模型,同时对它的电流控制策略进行了研究。论文建立改进结构的开关式电力变压器的仿真模型,对其进行在稳态和暂态进行仿真,仿真结果表明开关式电力变压器可以达到改善电网电流波形,达到了预期目标。