電力電子變壓器電路拓撲與控制策略

文/吳雙

電力電子變壓器是一種近年來新被開發的電氣元件，其擁有時下最先進的電力電子變流技術，其在進行電壓轉換的過程中具有電壓穩定、成本低廉以及工作損耗極低等諸多優點，可以說該種變壓器無論是在變壓器的制作工藝層面，還是在整體性能方面都堪稱完美，但是上述優勢的保持都離不開技術層面和控制層面的持續創新。

1 電力電子變壓器的電路拓撲概述

縱觀電力電子變壓器的發展史，雖然已經接近十五年之久了，但是在國內其仍舊處于初期起步階段，依照變壓器原理其可以被大致分為“交交交變換器”“交直交變換器”以及“直交直變換器”三種，上述電力變壓器的初期模型結構十分的單調和簡陋，而且存在著開關始終承受原邊電壓和輸出副邊電流作用的弊端，這樣就使得整個電氣元件的操控、安全性以及穩定性都不是特別理想，甚至整個電路的拓撲也沒有真正的實現電氣隔離。只是在兩千年左右的時候多人對其進行優化改革，該方案的實施對電壓的轉變功能進行了一定的優化，但是仍然存在諸多不盡人意之處，尤其是在供電電壓的穩定性層面、供電質量保障層面以及系統功率損耗層面。

2 電力電子變壓器控制技術概述

2.1 交交交型電力電子變壓器控制策略概述

交交交型電力電子變壓器的控制方式與其他類型的變壓器相比，具有明顯的簡捷優勢，常規的整流模塊中主要通過對整流模塊與逆變模塊中驅動相角差調價，來實現對輸出電壓值的有效調節，電力電子變壓器在其中發揮隔離以及變壓處理的職能，但是由于此種電路系統中電流值比較大，所以直接導致了電壓電流的應力相對比較大，可以借助于一些特殊的方式進行處理，但是通常這些出方式十分復雜，所以在實際的應用過程中調節難度系數十分高。

2.2 交直交直交電力電子變壓器控制策略

關于交直交直交電力電子變壓器控制策略具體的可以從三個層面進行分析：

（1）借助于輸入整流模塊控制途徑處理，其主要被應用于不考慮功率雙向流動的場景之中，可以有效的簡化控制過程，并且有效的提升整個電路的信號處理能力。

（2）借助于隔離模塊控制途徑處理，該種控制策略主要從電路的占空比以及電路頻率的控制兩個層面進行管控，以此來有效的優化電路隔離模塊的功能。

（3）借助于輸出逆變模塊控制途徑進行一系列的專業處理，因為考慮到電力電子變壓器三相負載具有顯著的不均衡特點，因此采用一種串聯電容代替直流電容的處理方式，以來來優化電路拓撲，但是該種處理方式的的電流利用情況也十分的不理想，除此之外也嗨喲一種三維空間矢量調制的處理方式，該種方式無論是操作還是處理效果都較前者有著明顯的優勢。

3 電力電子變壓器關鍵技術及解決方案探究

3.1 三相軟開關技術

通常情況下，三相大功率整流裝置在啟停過程中瞬間電流、電壓都非常大，因此必然會造成一定程度的啟停損耗。若是在原有的電路系統中加入一種輔助諧振整流極變換器，該種電氣元件中具備零一種特殊的電壓變換型軟開關功能，借助于諧振電感提供放電電壓的方式，使得電路的開關啟停依靠諧振電感的過充電環節來實現，如此不僅實現了電路系統的零電壓啟停，而且還能有效的縮減啟停損耗。

3.2 諧波抑制技術

電力電子變壓器被業內譽為構建清潔環保型電網的最重要元素之一，但此類電力電子變壓器都存在或輕或重的諧波不穩定類通病，為了有效的消除或者較弱上述諧波弊病，可以通過一系列處理技術對空間矢量調的波形進行優化，以此來有效的抑制諧波，為了有效的提升抑制效果，可以適當的采用電路多重化的處理方式進一步優化。

4 電力電子變壓器的功能拓展策略探究

4.1 輸電網高壓短路限流器

伴隨著電力系統的日趨復雜化，傳統的電路系統中的限流保護技術存在越來越弱勢，因此加強對故障限流保護裝置的研究分析十分必要和緊迫。通過故障限流保護裝置的有效設置，可以有效的實現限流目的，但是該種處理方式往往只能在短路電流的第一半波過后才可以發揮作用。時下應用最為廣泛的就是故障限流保護裝置與電力電子變壓器技術相結合的處理技術，上述技術的有效結合能夠實現綜合型多功能 FACTS 器件，上述變壓器系統具有良好的串補功能，而且開關啟停幾乎不發生任何損耗，當系統發生故障時還能第一時間迅速閉合開關，通過短路電流的方式對電路進行保護。

4.2 不間斷供電技術

針對一類采用交直交拓撲結構或者雙直流環節的電力電子變壓器，可以通過添加不間斷電源蓄電池組的方式對變壓器的供電技術進行優化提升。因為此類不間斷電源蓄電池組系統具備良好的穩定性，所以其能夠為電力系統持續的提供波形穩定的電壓，并且能夠根據系統電壓情況對電池組進行智能管控。因此該項技術的有效運用，可以有效的提升電力電子變壓器的供電質量，而且該種新型的電力電子變壓器在成本方面也較組成變壓器系統具有明顯的經濟優勢。

5 結束語

綜上所述，伴隨著近年來受眾對于供電質量要求的日益提升，傳統的電力變壓器已經無法滿足時下的電力行業的健康、穩定發展需求，屆時電力變壓技術的進一步改革創新勢在必行。本文針對電力電子變壓器的基本特點以及強大優勢進行了詳細闡述，并在上述基礎之上就其電路拓撲與控制技術的優化策略進行了深入探究，希望本文對我國電力變壓技術水平的提升有所促進。