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,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。
  参考文献:
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  (作者单位:泰州三新供电服务有限公司)
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