输出恒压恒频交流电压的双PWM电力电子变压器分析研究 _知识百科

电力电子变压器又称固态变压器，是近年来随着电力电子技术发展而引起人们关注的新型电网配电变压装置。电力电子变压器的优点是供电电压稳定性高、供电质量得到保证、工作损耗低、体积小、重量轻等。虽然目前电力电子变压器的效率比传统的工频变压器低，成本也较高，但可以预计电力电子变压器在今后35年内将成为输配电网的关键设备，并将广泛应用于交流柔性输电和高压直流输电中，成为电力电子技术更新传统电力系统设备的一个新的标志。
研究电力电子变压器的初衷是为了降低传统变压器的体积和重量。变压器的体积和重量与它的运行频率成反比，借助于电力电子技术提高其变换频率，就可减小体积和重量。美国海军于20世纪70年代末至80年代初进行了研究工作，并取得了一定效果，美国电科院进行了相关PET的研究。以上两个项目研究，试验样机不能很好地抑制输入的谐波电流，而且变压器输入和输出是不隔离的。 20世纪90年代末，美国密苏里大学完成PET的10kVA，7200V/240V的）。
原边高压级电压控制方案其中三相PWM整流电路的控制方法如下⑴，-，对PWM整流器的要求是：将电网的交流变为直流、直流输出电压可控、网侧单位功率因数运行等。对三相PWM整流电路可以采用电压外环，电流内环的双闭环控制方案，电压外环是为了实现对输出电压的控制，电流内环是为了实现单位功率因数控制。输入电流满足下式（1）：另d、q轴电流除受控制量sdUdc、sqUdc的影响外，还受耦合电压Liq、-Liq和电网电压ed、6.的影响，所以单纯地对dq轴电流作负反馈并没有解除dq轴之间的电流耦合，效果不是很理想，为此设计一个解耦控制器，令整流电路交流侧电压fMc的d，q分量Md，为该控制器的输出，且电流、电压调节器均为PI调节器，且满足：分析、的关系，如>0，则4=1，否则A=0；如果；-%>0，则5如所示，设定d、9轴的电压分量选取区间/内的一考矢量将式（8）代入式（6）得如下表达式可推出：可归纳为如下表达式：计算空间电压比较器的切换点，定义如下表达式知道电压所在的扇区，就可以根据下表1找到对应相邻合成向量占空比。
表1赋值表扇区N空间矢量的切换点见表2. 3电气技it电压保持较好的稳定性。
表2空间矢量的切换点4仿真实现及其结果分析根据本文中提出的控制方案进行了在Matlab6.5/Simulmk环境下的主要仿真参数如下：电源侧三相输入电压为1V、输入端电感为1.3e-3mH、原边高压级直流电容为2000e-6、高频变压器变比为30：9、二次侧低压级直流电容为5000e-6、二次侧滤波电容是4700e-6、二次侧滤波电感为2.15e-3、原边高压级开关频率为9000、二次侧低压级开关频率为10000、输出电压工作频率为50Hz.是原边电源侧的功率因数为1的输出的电压电流波形图，可以看出电压电流波形之间的相位差接近于0，说明此时电源在向负载侧输出有功功率。如根据本文中所述方法，可判断出的扇区如下，其区间顺序依次为4-6-2-3-1-5-4的循环方式，符合原理分析的控制算法的矢量合成方向：从4（100）、是原边都采用SPWM控制整流侧的方法，其中是副边采用SVPWM控制逆变的方法，其中（b）是在0.1s切换处的放大图，输出电压、电流波形在0.1s动态切换前后的没有变化。通过局部放大的波形图可以清楚看到，在0.1s处的电流发生了小的抖动，但发生此瞬态过后，输出的副边逆变采用SVPWM控制方法的仿真波形图是副边采用SPWM控制逆变的方法，在0.1s处当负载由感性切换成容性时，输出电压电流波形在此动态切换前后的没有较明显变化。通过局部放大的波形（b）可以清楚看到，在0.1s前后的电压发生了较小幅度的上升，电压幅值在0.1s后的瞬态时上升了约40V的暂态的不稳定的电压，但在切换后持较好的稳定性；通过比较分析，可以看出在。 1s后输出电压仍保持稳定的输出电压。
副边逆变采用SPWM控制方法的仿真波形图由分析比较：在AC-DC-AC型电力电子变压器中，在原边采用为控制电网的功率因数，用双闭环的控制方法，在副边对负载侧的输出采用不同的两种控制方案，两者都具有较稳定的输出特性，其中SVPWM算法控制的输出在切换侧具有电压稳定性。负载侧的SPWM和SVPWM的控制算法在电力电子变压器的应用取得了较好的效果，在原边的功率因数控制中得到了较好的使电网侧的功率因数为1的效果。两种不同的控制策略获得了稳定的恒频恒压输出。
5结论本文提出一种具有易于实现数字化的电力电子变压器算法控制方案，用于要求输出稳定且易于实现的负载侧有不同的负载特性系统中。为了控制原边电网侧的功率因数，使功率因数为近接1，因此用解耦的电压、电流双闭环的控制方法对原边整流电路进行控制；当负载由容性负载向感性负载切换时，副边二次侧逆变器用SVPWM算法控制，在0.1s瞬态前后变化小，且在切换后的输出稳定、幅值变化较小、电压恢复快等优点。本文对原、副边基于双PWM变换的电力电子变压器的控制方案进行仿真，结果表明，这种结构的电力电子变压器不仅能实现电网单位功率因数运行，而且输出具有恒压恒频的交流电压，具有抗负载扰动特性。