电力电子技术在变压器设计中的应用

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  [摘 要]近些年来,科学技术发展迅速,电力电子技术作为一门学科也在时代的进步中不断发展与完善。电力电子技术集合了很多学科技术,它涉及到电路知识、各种半导体器件、控制技术以及现代的计算机技术,它已经融入到国家发展的各个行业中。此文主要研究了电子电力技术在变压器设计中的应用,用实际证明了电子电力技术广泛的发展前景。
  [关键词]电力电子技术;变压器;应用
  中图分类号:TM402 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)08-0393-01
  引言:在现代社会,电子电力技术发展相当迅速,尤其是微电子技术革新之后,使得电子电力技术的发展日新月异,影响着很多其它的科学领域不断向前发展。电子电力技术应用十分广泛,很容易联系到其它的学科,是现代社会颇受关注的一个专业性领域。
  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最先出现在美国,它是选取了BUCK结构的电路,此种电路结构具有相当多的优点,易于调节电压等等,但是它的缺点是不容易控制,并没有变频的功能,而且不能隔离电气,没有办法去抑制流入的电流以及功率,因此,该种电力电子变压器就无法在电力工作中发挥较大的作用。
  (二)交-交-交变换电力电子变压器
  美国德州大学的一位研究人员在1999年的时候研制出一种新型的变压器,它便是交-交-交电力电子变压器,它是由两级的交互变频变压器组成的,通过两种功率的变换,再连接上一些器件,实现了电流的双向流动。它的优点是传送的整体容量大大增加,体积缩小了很多,但也有它的缺点,那就是整个电路的结构相当复杂。
  (三)反激式电力电子变压器
  反激式电力電子变压器的结构非常的简单,内部装置的元件也非常的少,避免了一些环节,所以比前面的两种结构的变压器有了不少的提高。它的优势是器件少,简化了电路的结构。缺点则是开关不容易控制,很难再高电压环境使用。
  三、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
  在电压波动与闪变的问题中,因为整个系统有时会出现母线不是整数倍,假设PET一次侧母线频率为10,波的幅值为百分之十左右,并且波很稳定,最后导致母线电压出现异常,具体情况如图1所示:
  从图中可以看出,由于在实验中有一定的简谐波的影响,使得PET一次性测得的母线电压有较大的差异,出现了较大的波幅,但是另外的二次侧电压却没有发生变化,说明没有受到相关的影响,可在一定程度上对负载进行一定的供电,对闪变有很大的影响。
  2.电压跌落及供电中断
  所实验的仿真条件为0.2秒的持续时间,跌落的幅度为百分之四十,跌落时间为0.3秒到0.5秒,电网电压跌落、供电中断的特定问题。按照美国电力研究协会的报告指出,电压跌落的程度一般在百分之四十以内,具体情况如图展示,当电网电压跌落的时候,PET的相关数值仍然保持相当的稳定,这就说明输出电压一直没受到影响,保证了输出电能的质量(图2)。
  根据上面的仿真实验图可得,电力电子不仅可以操作电压器的转换与系统的隔离等等功能,还能在一定的程度上控制电能的质量。如图中1显示,电网电压即便出现闪变等等特殊情况,二次侧电压却依旧保持非常的稳定,进行稳定的供电。
  (二)电力电子变压器进行微电网孤岛应用研究
  根据上面的实验可以发现,如果短时间内电压供电不足,或者说出现跌落的现象,电力电子变压器依然可以稳定的进行供电,在一定程度上保证了供电的稳定性。通过此次电能的研究,结果发现,频率的差异将很大的影响着电能的质量。
  这些年来,我们国家非常的关注可再生能源,一直有可再生能源进入到电网之中,除此之外,微电网以及发电等等技术在很大程度上得到了发展,当电网出现问题的时候或者说供电的质量不能得到保证的时候,它能夠使用孤岛方案,进行持续性的供电,保障了供电的不间断以及电能的质量。
  因为微电网容量很小,功率容易发生很大的波动,使得整个频率控制起来很繁杂,特别是当主网与微电网单独分开后,稳定性非常的差,对频率有极高的要求。
  通过研究可再生能源,发现风能是一种非常环保的可再生能源,可以利用风能进行发电,风能作为一种可再生能源越来越受到重视。利用风力的发电机,涉及到风能理论以及风机相关的理论,以及电路的设计等等一系列问题,风力发电机包括很多类型的发电机,例如普通异步发电机等等。
  作为一种新类型的变压器,电力电子变压器运用相关器件以及高频交流变压器进行交互,充分展现了新型变压器的特殊功效,有很多的优点:(1)二次侧输出电压十分的稳定,电能质量得到了保证;(2)即便一次侧电压出现闪变等特殊的情况,也一样不会受到太大的影响;(3)降低线损,可以极大程度上节约成本。
  四、结语
  现代社会发展变化相当快,各种新类型的变压器一直在出现,要想得到比较稳定的供电,保证电能的质量,特别是配电系统的质量保障,是现在变压器研究中最为重要的一个问题。电力电子变压器在上面的问题中均展示了很好的效果,把以前的很多问题都解决了,通过无功补偿等方式,调节电能的质量。在不久以后,电力电子变压器将会在配电系统中得到更广泛的应用,这将很大程度的保障电能的质量,降低费用,节约成本。
  参考文献
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