电力电子变压器

摘要： 为达到现代电网供电可靠性高、连续性强的标准,设计了一种适用于双电源输入电力电子变压器(DPI-PET)拓扑。其中,输入级为并联模块化多电平变流器(MMC),实现一路电源因故障停电时能快速配合另一路电源工作,并保持网侧以及直流侧电压平稳;输出级为YN联结的三个单相逆变器,解决各种异常工况下电能质量的影响,各环节结合运行状态给出了相应的控制策略。在Matlab/Simulink中建立10 kV/380 V的配电网DPI-PET进行仿真研究,验证了所提拓扑的有效性与实用性。

摘要： 为了增加能源利用率,降低成本和损耗,通过建立基于电力电子变压器的稳态模型,实现对交直流混合电网的协同调控。建立电网可靠性约束等条件下的成本和功率损耗的最小化模型,求解一个包含整数变量的多目标问题。在改变电网拓扑结构的前提下,通过加入电力电子变压器实现对电网的协同优化,对于改变结构的电网静态模型,采用基于精英策略的非支配性排序遗传算法求解出60组包含微电网中运行成本和功率损耗的优化调度的帕埃托解集。在与电力电子变压器和逆变器两种对比方法中,分别采用熵权法结合理想度排序法获得折中最优解,以安徽某地区农村实际微电网建立仿真模型进行验证。通过对仿真结果分析,与传统逆变器相比,利用电力电子变压器的协同调控能够减少微电网运行成本和损耗。

摘要： 针对电力电子变压器(PET)控制系统的设计与开发,为了克服传统编程方法的繁琐性这一不足之处,将基于模型设计(MBD)开发方式引入电力电子变压器控制系统的开发中,以三相PET为设计实例,提出了MBD开发方式实现PET控制系统开发方法。根据MBD的设计流程,首先建立了三相PET功能模型与代码模型,然后对其进行仿真与早期软件在环测试,利用Simulink嵌入式编码器实现控制模型的代码自动生成,得到PET控制系统的DSP代码,最后通过实验与仿真进行对比,验证了MBD自动生成代码开发方法的有效性,大大缩短了PET控制系统开发的周期,对PET控制系统的开发设计具有重要意义。

摘要： 服务于国家“碳达峰·碳中和”双碳战略目标,未来电力系统将呈现规模化新能源分布式接入、多态能源互济与互通以及多电压等级交直流互联等独有特征,这对电力电子变压器、能源路由器、交直流输电管道等新能源电力系统装备提出了更高电压等级、大容量化和紧凑型的发展要求。与传统直流和工频环境下的运行装备相比,新能源电力系统装备的大规模电力电子拓扑使其绝缘系统需要面临更加复杂的类正弦、方波和脉冲等复杂电应力条件,导致绝缘容易出现快速劣化和老化问题,直接制约装备的安全可靠工作。因此,准确测试和表征复杂应力下新能源电力系统装备绝缘的介电性能就成为保障其长期稳定运行的关键基础。

摘要： 在电力电子变压器输入级变流器直流侧电容中点设置接地支路,配合αβ0坐标系下的多变量解耦控制,提出一种配电网单相接地故障集成化消弧方法,该方法具备基于0轴电压调控的配电网对地参数不对称补偿、单相接地故障选相、自适应消弧功能和基于α、β轴电压调控的源端功率平衡功能。配电网正常运行时,实时监测配电网对地参数不对称引起的中性点电位偏移,根据偏移量计算补偿电流并将其注入配电网消除中性点电位偏移。配电网发生单相接地故障时,通过对比零序电压与三相电压间的关系辨识故障相,并以零序电压幅值为投切条件实现自适应消弧;通过对源端功率的实时补偿抑制因负荷投切或故障导致的功率振荡。MATLAB/Simulink仿真结果验证了所提集成化消弧方法的可行性和有效性。

摘要： 针对传统dq电流解耦双闭环控制的单相级联H桥整流器受系统电感参数变化的影响,同时为避免系统频率偏移的干扰,提出了一种无需电感参数和系统角频率的新型直接功率解耦控制器,实现了有功、无功功率的独立控制.并利用级联延时信号消除算法提取基波正序分量,消除谐波信号带来的影响.在MATLAB/Simulink中搭建了三级联H桥整流器进行仿真分析,仿真结果验证了所提控制方法下直流侧电压波动小,系统响应速度快,谐波抑制能力强的特点.

摘要： 在轨道交通能源互联网概念下,电力电子变压器是实现可再生能源就近消纳,提高分布式清洁能源渗透率的重要设备。本文提出了一种以电力电子变压器为能量管理核心的新型城市轨道交通供电系统,该系统在方便融入分布式光伏发电系统及储能装置的同时,有效提高了系统整体的能效水平。

摘要： 针对级联型电力电子变压器(power electronic transformer,PET)低压直流端口接入光伏发电和蓄电池与超级电容组成的混合储能系统的应用场景,提出了一种基于PET低压直流电容瞬时功率缺额的超级电容定功率控制参考值确定方法;在此基础上提出一种基于储能荷电状态、直流母线电压和PET功率缺额的光储系统协调控制策略,该策略通过蓄电池组和超级电容的互补工作特性平抑PET母线电压波动,通过基于SOC的改进下垂控制合理分配蓄电池出力,同时通过控制两级式DC/DC变换器充分利用光伏发电电量。该策略同时考虑到电压暂降工况,可以实现蓄电池充放电功率平滑过渡,防止电压暂降恢复时蓄电池对直流母线造成功率冲击。PSCAD仿真结果验证了理论分析和所提协调控制策略的正确性。

摘要： 低压直流配电网直接面向电力用户,其短路故障对供电可靠性造成严重影响。电力电子变压器具备主动限流能力,能够改善低压直流配电网的故障运行性能。文中针对低压直流配电网短路故障,提出了一种电力电子变压器的主动限流控制方法。结合各类低压直流变换器的接口特点,分析了电流故障分量的方向性特征。基于此,构建了低压直流配电网的保护方案。该方案无须借助通信系统和附加边界元件,能适用于不同的电网结构。仿真试验验证了主动限流控制方法及保护方案的正确性和有效性。

摘要： 输出电流是电力电子变压器的一项重要参数,输出电流过大时,可能会导致电力电子变压器发热严重,甚至烧坏;输出电流过小或者不稳定、畸变都会在一定程度上增大电力电子变压器损耗,从而加速内部元器件老化,利用率降低.为了研究电力电子变压器输出电流的控制策略,本文对AC-DC-AC型电力电子变压器,在MATLAB/SIMULINK中进行相应控制策略仿真,包括PWM控制、并联运行、SVPWM控制及电流跟踪滞环比较方式.仿真结果表明:通过运用不同的控制策略,可以使电力电子变压器输出电流呈现不同的输出特性,在一定程度上优化输出特性.

摘要： 多端口级联式电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)是未来实现多电压等级、交直流混联形态配电网的核心设备,其可靠性对于配电网可靠性水平影响较大.首先分析了多端口级联式PET典型拓扑结构及工作原理.其次基于工程可靠性原理研究建立了考虑器件冗余的PET可靠性评估模型.然后分析了PET对交直流混合配电网可靠性的影响.最后针对某"手拉手"结构交直流混合配电网进行算例分析.计算了PET不同设计模式、冗余度下的可靠性水平.进行了PET对交直流混合配电系统可靠性的影响及其灵敏度分析,验证了所提算法的正确性和有效性.

摘要： 为研究电力电子变压器对主网、交流微网、直流微网的三端协调控制,根据微网内分布式能源出力与功率缺额,提出了一种确定储能荷电状态预期值的方法.并基于此荷电状态值,综合考虑微网内源、荷、储三者关系,将微网运行状态划分为电源型微网和负载型微网.电力电子变压器根据微网类型,控制交直流微网功率流向与大小,最大化消纳分布式能源,以减少微网对配网的功率回馈次数及回馈时产生的功率损耗.仿真结果和实验数据验证了所提划分方法和控制策略的有效性.

摘要： 接地是配电系统的关键问题之一.作为未来配电系统中的关键装置,电力电子变压器自然需要考虑配置合适的接地装置.本文讨论了通过电抗器接地从而具备消弧功能的电力电子变压器.电力电子变压器中半导体元件的过流能力与电流裕量可以支持一定容量的接地电抗器所带来的接地电流;电力电子变压器的中压级桥臂的交流电压裕量可以对接地电抗的阻抗值进行一定程度的调节.提出了带接地电抗器运行的电力电子变压器控制策略并在进行了仿真验证.

摘要： 为提高配电网电力电子变压器(power electronic transformer,PET)对不平衡非线性混合负载的适应能力,保证一定的系统控制性能,精确设计控制器参数具有重要意义.本文输出级逆变器采用双闭环PIR-PI控制器解耦控制方法,即电压外环为比例积分谐振(proportional integral resonant,PIR)和电流内环为PI控制器;同时第四桥臂采用针对零序电流的准比例谐振控制器,均以解决传统PI控制器由于带宽限制而降低了PET输出电能质量的问题.双闭环PIR-PI控制器采用分频段进行参数整定:首先利用频域理论研究基于期望频率特性的比例积分系数设计方法;其次根据相对稳态误差要求和根轨迹来对谐振系数进行分析设计,兼顾系统稳定性和稳态误差的同时具有一定的鲁棒性.最后在PSCAD/EMTDC上建立PET系统仿真模型,结果表明了该系统具备优良的负载适应能力,验证了该方法及其参数设计过程的有效性.

摘要： 微网是发挥分布式能源效用的有效方式,针对基于电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)的微网结构,提出一种PET与储能协调互补的微网运行策略.该策略中,储能采用恒压恒频控制为微网提供稳定的电压和频率支撑,PET连接微网的低压交流接口融合虚拟同步电机控制维持储能容量的稳定,并保证微网与电网功率流的友好传输.由于PET与储能均采用电压型控制,当其中一个故障时微网能平稳切换并满足基本运行要求.通过PET与储能的协调互补控制,保证了间歇性分布式能源最大效率的同时,提高了微网运行的稳定性、可靠性和并网友好性.基于MATLAB/Simulink搭建微网模型,仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性.

摘要： 电力电子变压器作为电力系统的新型装备受到了极大关注,她在未来的配电网中应用前景广阔.本文针对AC/DC/AC两级结构的隔离型电力电子变压器进行了研究,在简化电力电子变压器结构的同时,保证了输入侧高功率因数,输出电压的稳定.本文详细介绍了两级隔离型电力电子变压器的拓扑结构及调制控制技术,并利用MATLAB/Simulink和TMS320F28335进行了仿真和实验验证,仿真和实验结果验证了该结构电力电子变压器运行的可行性.

摘要： 本文对电力电子变压器在改善电网电能质量的应用方面进行了研究.采用的AC/DC/AC型电力电子变压器拓扑结构由输入级、隔离级、输出级组成;控制方法上,输入级采用有功和无功的解耦控制,中间级采用同步响应速度较快的开环控制,输出级采用基于瞬时值反馈的定交流相电压控制.仿真结果证明基于该拓扑结构及控制方法的电力电子变压器在电网电压跌落、上升、不平衡、频率变化等情况下具备优良的改善电网电能质量的能力.

摘要： 配网电力电子变压器(Power Electronic Transformer,PET)输出级采用共直流母线逆变器并联方式以实现冗余,而环流抑制则是其可靠运行的关键问题.本文针对不平衡负载情况,对输入并联输出并联(Input Parallel OutputParallel,IPOP)三相四桥臂逆变器进行了分序环流分析,比较了逆变器不同控制策略下其等效输出阻抗对环流抑制的影响;提出了在单逆变器双闭环控制基础上,加入针对负载功率均分的环流控制环,并同输出电压环一起构成外环控制;同时采用了准PR控制器实现了在基波较宽频带内逆变器输出电压和第四桥臂零序电流的零稳态误差控制,兼顾了输出电压外特性硬度和输出电流环流抑制的目的.理论分析和PSCAD仿真验证了该方案的可行性.

摘要： 配网中大量分布式电源(Distributed Generation,DG)以单相形式接入,因环境因素变化导致的DG输出功率波动将会造成配网潮流三相不平衡,既影响配网的供电可靠性又影响DG利用率.电力电子变压器(PowerElectronic Transformer,PET)作为配电网中的新型配电设备,通过一定的控制能对配网潮流进行主动调节.为使得配网各相DG的输出功率最大化,提高分布式电源利用率,本文提出了基于电力电子变压器的配网分相改进下垂控制.利用内阻抗变换将PET输出侧三相四桥臂变流器等效成三个独立的单相变换器,采取潮流分相调节,协调配网相间的功率交换,保证各相分布式电源的最大利用率.通过电压和频率修正环节快速调整功率波动时的电压和频率偏差,保证三相电压和频率快速恢复一致.本文通过PSCAD/EMTDC仿真证明了所提控制策略的正确性和有效性.

摘要： 针对PET即电力电子变压器所带的不平衡无功及非线性负荷造成的输出侧电压幅值和频率不稳定的现象,单台逆变器在处理非对称负荷时有着自身的局限性,本文提出PET输出侧(逆变级)并联的控制策略.输出侧中的一个逆变器采用电压电流双闭环控制策略,可视为电压源.另一个逆变器采用电流补偿控制策略,可视为电流源.对于不平衡、谐波及无功负载情况,稳压逆变器负责提供稳定的输出电压和有功功率,补偿逆变器在承担oft分负载功率基础上,补偿所有负序、谐波及无功电流以降低对稳压逆变器输出电压的不利影响.两个逆变器并联输出,既可以提高输出的有功功率,又可以极大降低非对称负荷对PET输出电压的不利影响,提高了PET的负载适应性和容量.仿真结果验证了本文所提出的PET双逆变器并联输出的控制策略的有效性.

摘要： 本实用新型涉及一种电力变压器分接开关的屏蔽笼，其能够在防止因分接开关与屏蔽笼之间的电位差造成击穿的同时，具有有利的体积和安装空间。这种屏蔽笼包括一个笼体以及至少一个固定架。笼体由一条电缆沿轴向顺时针或者逆时针绕制而成。电缆的两个端部分别形成一个第一触点和一个第二触点。至少一个固定架沿笼体的轴向延伸，并与笼体固定连接。其中，电缆包附有绝缘层并沿轴向绕制形成连续的至少两匝线圈。第一触点和第二触点均设置在笼体的径向内侧，并设置在线圈的首匝和末匝之间。此外，本实用新型还涉及采用这种屏蔽笼的电力变压器分接开关以及采用这种分接开关的电力变压器。

摘要： 本发明公开了一种电力电子变压器电路、电力电子变压器及电力电子变压器的控制方法，在与三相交流电网连接的级联H桥、逆变H桥和设于直流电网的输入端的整流H桥之间设置多绕组变压器，多绕组变压器的输入端分别与从三相交流电网连接出的H桥模块连接，每个H桥模块的输入功率包含直流分量和二次脉动分量，二次脉动功率呈三相对称、负序的规律，从三个H桥模块输入多绕组变压器后，根据功率平衡关系该多绕组变压器的输出功率等于三个端口输入功率的合成，二次脉动功率互相抵消，仅直流分量传递至直流输出端。级联H桥中的直流电容无需存储脉动功率，可以显著减小直流电容的体积，进而减小电力电子变压器的体积，降低功率器件的电压电流应力。

摘要： 本发明公开了一种牵引电力电子变压器，包括：高频滤波电路、级联整流器和DC‑DC变换器；其中：所述高频滤波电路与牵引网电连接；所述级联整流器与所述高频滤波电路电连接；所述DC‑DC变换器与所述高频滤波电路电连接，通过采用高频滤波电路、级联整流器和DC‑DC变换器构成变压器，使得构成的电力电子变压器相对于传统的由铁芯和线圈绕组构成的变压器重量更轻、体积更小。本发明还公开了一种电力电子变压器控制方法及系统。

摘要： 本发明提供一种分段绝缘多相柱中频变压器及级联式电力电子变压器，该分段绝缘多相柱中频变压器包括：多个磁柱、多个级联绕组和多个并联绕组；级联绕组与并联绕组之间由绝缘介质实现隔离，至少两个级联绕组共用同一绝缘介质进行封装，从而避免绝缘介质的浪费，提高分段绝缘多相柱中频变压器的功率密度，降低分段绝缘多相柱中频变压器的成本。并且，全部绕组分别设置于至少三个磁柱上，以将分段绝缘多相柱中频变压器的总功率分担至不同磁柱上；设置有绕组的各个磁柱分别属于不同的磁芯，使得单一磁路中传递的功率适中，改善了大功率中频变压器的散热情况，便于工程化实现。

摘要： 本申请提供电力电子变压器的功率模组电路及电力电子变压器。所述电力电子变压器的功率模组电路包括高压接口电路、DC/AC变流器、n个移相电感、隔离变压器和AC/DC变流器，DC/AC变流器的直流端口连接高压接口电路的直流端口，DC/AC变流器包括n个DC/AC转换电路，n个DC/AC转换电路的直流端口串联连接；n个移相电感的一端分别与n个DC/AC转换电路的交流端口连接；隔离变压器原边包括n个原边绕组，副边包括m个副边绕组，其中n≥2且m≥1，隔离变压器的n个原边绕组与n个移相电感的另一端连接；AC/DC变流器的直流端口包括串联或并联或混合串并联的m个AC/DC转换电路的直流端口，AC/DC转换电路的m个交流端口分别与隔离变压器的m个副边绕组连接。

摘要： 本发明属于电力电子领域，公开了一种电力电子变压器功率模块及电力电子变压器，电力电子变压器功率模块包括高压侧组件、低压侧组件、变压器、电感器以及绝缘底座；高压侧组件、低压侧组件、变压器以及电感器均与绝缘底座连接，且高压侧组件与低压侧组件位于变压器的两端；变压器的一端与电感器均位于低压侧组件下方；低压侧组件通过导线依次电气连接电感器、变压器以及高压侧组件；高压侧组件上设置对外连接的高压功率端子；低压侧组件上设置对外连接的低压功率端子；电力电子变压器包括风管以及若干电力电子变压器功率模块。该电力电子变压器功率模块及电力电子变压器的功率密度高，组装、测试和维护便捷，散热结构简单高效，成本低。

摘要： 本发明公开了一种电力电子变压器电路、电力电子变压器及电力电子变压器的控制方法，在与三相交流电网连接的级联H桥、逆变H桥和设于直流电网的输入端的整流H桥之间设置多绕组变压器，多绕组变压器的输入端分别与从三相交流电网连接出的H桥模块连接，每个H桥模块的输入功率包含直流分量和二次脉动分量，二次脉动功率呈三相对称、负序的规律，从三个H桥模块输入多绕组变压器后，根据功率平衡关系该多绕组变压器的输出功率等于三个端口输入功率的合成，二次脉动功率互相抵消，仅直流分量传递至直流输出端。级联H桥中的直流电容无需存储脉动功率，可以显著减小直流电容的体积，进而减小电力电子变压器的体积，降低功率器件的电压电流应力。

摘要： 本发明公开了一种牵引电力电子变压器，包括：高频滤波电路、级联整流器和DC-DC变换器；其中：所述高频滤波电路与牵引网电连接；所述级联整流器与所述高频滤波电路电连接；所述DC-DC变换器与所述高频滤波电路电连接，通过采用高频滤波电路、级联整流器和DC-DC变换器构成变压器，使得构成的电力电子变压器相对于传统的由铁芯和线圈绕组构成的变压器重量更轻、体积更小。本发明还公开了一种电力电子变压器控制方法及系统。

摘要： 本申请提供了一种电力电子变压器及基于电力电子变压器的低压供电系统通过反向能量传输电路将高压电网侧的能量反向传输至变压器，并通过变压器的双向能量传输能力进一步将能量反向传输至电力电子变压器的输入端，即实现高压侧能量反向传输至低压侧。而且，该方案不需要额外设置储能装置，也不需要额外铺设低压供电系统，仅需要在至少一个单元模块中设置反向能量传输电路，因此，降低了系统建设成本和维护成本。此外，在新能源应用场景中，反向传输的能量提供给功率较小的低压设备，因此，反向能量传输电路中开关管所需的容量较小，进一步降低了系统的硬件成本。

摘要： 本实用新型属于电力电子领域，公开了一种基于变压器外壳绝缘的电力电子变压器模块及变压器，包括高压侧组件、低压侧组件、变压器、电感器以及绝缘底座；高压侧组件、低压侧组件、变压器以及电感器均与绝缘底座连接，且高压侧组件与低压侧组件位于变压器的两端；变压器的一端与电感器均位于低压侧组件下方；低压侧组件通过导线依次电气连接电感器、变压器以及高压侧组件；高压侧组件上设置对外连接的高压功率端子；低压侧组件上设置对外连接的低压功率端子；电力电子变压器包括风管以及若干电力电子变压器模块。该基于变压器外壳绝缘的电力电子变压器模块及变压器的功率密度高，组装、测试和维护便捷，散热结构简单高效，成本低。