專(zhuān)利名稱：雙pwm電力電子變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力電子變壓器，尤其涉及一種輸出恒壓恒頻交流電壓的雙PWM 電力電子變壓器。
背景技術(shù)：
電力電子變壓器又稱固態(tài)變壓器，是近年來(lái)隨著電力電子技術(shù)發(fā)展而引起人們關(guān)注的新型電網(wǎng)配電變壓裝置。電力電子變壓器的優(yōu)點(diǎn)是供電電壓穩(wěn)定性高、供電質(zhì)量得到保證、工作損耗低、體積小、重量輕等。雖然目前電力電子變壓器的效率比傳統(tǒng)的工頻變壓器低，成本也較高，但可以預(yù)計(jì)電力電子變壓器在今后3 5年內(nèi)將成為輸配電網(wǎng)的關(guān)鍵設(shè)備，并將廣泛應(yīng)用于交流柔性輸電和高壓直流輸電中，成為電力電子技術(shù)更新傳統(tǒng)電力系統(tǒng)設(shè)備的一個(gè)新的標(biāo)志。研究電力電子變壓器的初衷是為了降低傳統(tǒng)變壓器的體積和重量。變壓器的體積和重量與它的運(yùn)行頻率成反比，借助于電力電子技術(shù)提高其變換頻率，就可減小體積和重量。美國(guó)海軍于20世紀(jì)70年代末至80年代初進(jìn)行了研究工作，并取得了一定效果，美國(guó)電科院進(jìn)行了相關(guān)PET的研究。以上兩個(gè)項(xiàng)目研究，試驗(yàn)樣機(jī)不能很好地抑制輸入的諧波電流，而且變壓器輸入和輸出是不隔離的。20世紀(jì)90年代末，美國(guó)密蘇里大學(xué)完成PET 的lOkVA，7200V/240V的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，但僅實(shí)現(xiàn)了基本的電壓變換功能和對(duì)輸入的功率因數(shù)控制。美國(guó)威斯康星_麥迪遜大學(xué)與ABB公司合作，德克薩斯農(nóng)機(jī)大學(xué)于20中提出一種基于可以實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)整流的多模塊級(jí)聯(lián)的單相電力電子配電變壓器，在低壓模塊的多級(jí)聯(lián)，可達(dá)到配電系統(tǒng)的幾十千伏的高電壓水平，此電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且在功率控制中不靈活，存在硬件拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、產(chǎn)生故障點(diǎn)概率增多，控制也過(guò)于復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種控制簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、功率控制靈活的輸出恒壓恒頻交流電壓的雙PWM電力電子變壓器。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括三相電源電壓型三相PWM 整流電路、單相橋式逆變電路、高頻電力變壓器、單相橋式整流電路、三相橋式逆變電路、LC 濾波電路及負(fù)載組成，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)在于變壓器原邊連接三相電壓型PWM整流電路，將工頻高壓交流電通過(guò)三相電壓型PWM整流電路變?yōu)橹绷麟?，?shí)現(xiàn)電網(wǎng)電流的相位控制，單相逆變電路與三相電壓型PWM整流電路連接，通過(guò)單相逆變電路逆變?yōu)楦哳l單相交流電，經(jīng)變壓器耦合至副邊，再經(jīng)單相高頻整流電路，將變壓器副邊的高頻交流電變?yōu)橹绷麟?。發(fā)明的有益效果本發(fā)明提出一種具有易于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的電力電子變壓器算法控制方案，用于要求輸出穩(wěn)定且易于實(shí)現(xiàn)的負(fù)載側(cè)有不同的負(fù)載特性系統(tǒng)中。為了控制原邊電網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)，使功率因數(shù)為近接1，因此用解耦的電壓、電流雙閉環(huán)的控制方法對(duì)原邊整流電路進(jìn)行控制；當(dāng)負(fù)載由容性負(fù)載向感性負(fù)載切換時(shí)，副邊二次側(cè)逆變器用SVPWM算法控制，在0. Is瞬態(tài)前后變化小，且在切換后的輸出穩(wěn)定、幅值變化較小、電壓恢復(fù)快等優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)原、副邊基于雙PW變換的電力電子變壓器的控制方案進(jìn)行仿真，結(jié)果表明，這種結(jié)構(gòu)的電力電子變壓器不僅能實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)單位功率因數(shù)運(yùn)行，而且輸出具有恒壓恒頻的交流電壓，具有抗負(fù)載擾動(dòng)特性。


圖1是三相雙直流拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電力電子變壓器電路圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明包括三相電源電壓型三相PWM整流電路、單相橋式逆變電路、高頻電力變壓器、單相橋式整流電路、三相橋式逆變電路、LC濾波電路及負(fù)載組成，變壓器原邊連接三相電壓型PWM整流電路，將工頻高壓交流電通過(guò)三相電壓型PWM整流電路變?yōu)橹绷麟姡瑢?shí)現(xiàn)電網(wǎng)電流的相位控制，單相逆變電路與三相電壓型PWM整流電路連接，通過(guò)單相逆變電路逆變?yōu)楦哳l單相交流電，經(jīng)變壓器耦合至副邊，再經(jīng)單相高頻整流電路，將變壓器副邊的高頻交流電變?yōu)橹绷麟?，?jīng)三相逆變電路和濾波電路，得到工頻交流電。通過(guò)適當(dāng)?shù)目刂瓶梢詫?shí)現(xiàn)輸入端的功率因數(shù)校正，抑制諧波的雙向流動(dòng)，使得整流的直流電壓利用率提高，并且得到輸出穩(wěn)定的恒頻恒壓工頻電。三相PWM整流電路將電網(wǎng)的交流變?yōu)橹绷?、直流輸出電壓可控、網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)運(yùn)行等，對(duì)三相PWM整流電路可以采用電壓外環(huán)，電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制方案，電壓外環(huán)是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的控制，電流內(nèi)環(huán)是為了實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)控制。隔離級(jí)是要將原邊的交流耦合到副邊，通過(guò)對(duì)高頻變壓器高壓側(cè)的單相逆變變換器和高頻變壓器低壓側(cè)的單相全橋整流器，采用占空比為80%的PWM脈沖，采用同步信號(hào)觸發(fā)；負(fù)載側(cè)輸出電壓恒定控制，在副邊的逆變型電路，目的是獲得輸出恒壓、恒頻的交流電壓，穩(wěn)態(tài)的輸出電壓應(yīng)該保持不變，實(shí)現(xiàn)副邊逆變電路輸出恒壓、恒頻的交流電壓，如會(huì)得到等效三相正弦電流波形。
權(quán)利要求
1.雙PWM電力電子變壓器，包括三相電源電壓型三相PWM整流電路、單相橋式逆變電路、高頻電力變壓器、單相橋式整流電路、三相橋式逆變電路、LC濾波電路及負(fù)載組成，其特征在于變壓器原邊連接三相電壓型PWM整流電路，將工頻高壓交流電通過(guò)三相電壓型PWM 整流電路變?yōu)橹绷麟?，?shí)現(xiàn)電網(wǎng)電流的相位控制，單相逆變電路與三相電壓型PWM整流電路連接，通過(guò)單相逆變電路逆變?yōu)楦哳l單相交流電，經(jīng)變壓器耦合至副邊，再經(jīng)單相高頻整流電路，將變壓器副邊的高頻交流電變?yōu)橹绷麟姟?br> 2 根據(jù)權(quán)利要求1所述雙PWM電力電子變壓器，其特征在于三相PWM整流電路將電網(wǎng)的交流變?yōu)橹绷?、直流輸出電壓可控、網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)運(yùn)行等，對(duì)三相PWM整流電路可以采用電壓外環(huán)，電流內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制方案，電壓外環(huán)是為了實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓的控制，電流內(nèi)環(huán)是為了實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙PWM電力電子變壓器，其特征在于隔離級(jí)是要將原邊的交流耦合到副邊，通過(guò)對(duì)高頻變壓器高壓側(cè)的單相逆變變換器和高頻變壓器低壓側(cè)的單相全橋整流器，采用占空比為80%的PWM脈沖，采用同步信號(hào)觸發(fā)。
全文摘要
雙PWM電力電子變壓器，本發(fā)明涉及一種電力電子變壓器，本發(fā)明提供一種控制簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、功率控制靈活的輸出恒壓恒頻交流電壓的雙PWM電力電子變壓器。本發(fā)明包括三相電源電壓型三相PWM整流電路、單相橋式逆變電路、高頻電力變壓器、單相橋式整流電路、三相橋式逆變電路、LC濾波電路及負(fù)載組成，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)在于變壓器原邊連接三相電壓型PWM整流電路，將工頻高壓交流電通過(guò)三相電壓型PWM整流電路變?yōu)橹绷麟?，?shí)現(xiàn)電網(wǎng)電流的相位控制，單相逆變電路與三相電壓型PWM整流電路連接，通過(guò)單相逆變電路逆變?yōu)楦哳l單相交流電，經(jīng)變壓器耦合至副邊，再經(jīng)單相高頻整流電路，將變壓器副邊的高頻交流電變?yōu)橹绷麟姟?br> 文檔編號(hào)H02M5/44GK102457192SQ20101051581
公開(kāi)日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月22日
發(fā)明者白鷺 申請(qǐng)人:白鷺